[发明专利]一种基于节点社会属性的移动机会网络网关选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动机会网络中K个网关节点的选择方法，具体利用节点在网络中的中心度、从节点出发广播的频繁轨迹等启发式策略选择出候选网关，通过蒙特卡洛模拟对候选网关性能进行比较，进而实现最终的网关选择，达到优化从网关出发的数据传输速度的目标。

背景技术

传统移动无线网络同因特网之间的网关通常由固定节点担任，移动节点通过蜂窝网络（3G、4G移动网络）直接从因特网上获取信息。随着移动用户、移动应用的增多、以及移动应用对传输带宽需求的增加，蜂窝接入网络的负载加剧。为降低负载，本发明选择部分移动节点担任移动无线网络、因特网间的网关，不需所有的节点都直接接入到因特网；节点可通过机会传输的方式从网关获取因特网上数据。因为机会传输通常利用Wi-Fi或蓝牙设备，它们不会在蜂窝接入网络上造成负载。

在移动机会传输模式下，由于两节点间不能保证在任意时刻都有一条连接的通路，它们之间的数据传输通过“存储-携带-转发”方式进行。当节点A运动到节点B的无线传输半径之内时，B可向A通过Wi-Fi、蓝牙等方式传送数据；A获得数据后将其存储在自己的缓存中，并根据不同的传输协议，当遇到该数据的目的节点或其他中继节点时进行转发。该类型的网络是时延/中断容忍网络（Delay/Disruption Tolerant Networks，DTN）的一个特例，其中传输机会的出现源自节点移动过程中的相遇。

跟传统移动无线网络中固定网关节点选择不同，本发明考虑了在机会传输模式下，如何选择移动节点担任网关。由于节点间相遇机会通常是随机出现的，增加了该问题的复杂度。

本发明提出了一种基于节点社会属性的移动机会网络网关选择方法，通过统计节点间平均的相遇频率，计算节点在网络中的中心度、从不同节点组出发广播频繁轨迹的期望时延，可获得候选网关，通过蒙特卡洛模拟对候选网关性能比较，选择最终网关，达到优化从网关出发的数据传输速度的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在移动机会网络中节点从因特网获取数据时，选择可降低数据广播速度的K个网关节点的方法，实现移动机会网络和因特网间高效的数据传递。

本发明所述的一种基于节点社会属性的移动机会网络网关选择方法，包括以下步骤：

1）相遇频率计算：由一个控制节点集中计算网络中每个节点同其他节点间平均相遇频率； 

2）基于中心度的候选网关选择：依次选择K个中心度最大的节点为候选网关；

3）基于频繁轨迹的候选网关选择：对所有K个节点组合确定其对应的广播频繁轨迹，选择对应期望时延最低的为候选网关； 

4）基于蒙特卡洛模拟的网关选择：利用蒙特卡洛模拟对从步骤2）、3）选择出的网关节点开始的广播时延进行评估，选择其中性能更优的为最终的K个网关。

本发明通过统计节点间相遇的平均频率，分别计算中心度、频繁轨迹期望时延等反映节点社会属性的特征值，选择出对应的K个候选网关，再通过基于蒙特卡洛方法性能分析，找出最终的K个网关，实现了优化从网关出发数据传输时延的目标。

附图说明:

    图1是基于中心度的候选网关选择流程图，

    图2所示的是一个基于中心度选择两个候选网关(K=2)的例子，

图3所示的是基于频繁轨迹的候选网关选择流程图，

图4所示的是一个从两个节点出发对应频繁轨迹的例子，

图5所示的是基于蒙特卡洛模拟的网关选择流程图。

具体实施方式:

为实现本发明的目的，本发明提供了一种基于节点社会属性的移动机会网络网关选择方法，下面结合附图进行详细说明。

节点间相遇频率是决定移动机会网络中数据传播速度的主要因素。选择网关时，选择同其余节点相遇频率较大的节点，可显著降低从网关出发数据传输的期望时延。

本发明的相遇频率计算方法如下所示：

1）每个节点i记录一段时间T内同其他任何一个节点j的相遇次数Δ_i,j，并将此信息通过3G发送至控制节点C;

2）控制节点C计算每一对节点i、j间平均相遇频率λ_i,j=Δ_i,j/T。