[發(fā)明專利]一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710255861.8
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN107040418B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于秦;王偉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都瑞灃信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04W40/10;H04W52/22;H04W52/24
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定一個(gè)基于數(shù)能協(xié)同的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景模型；具體實(shí)現(xiàn)方法為：在一個(gè)方形的L×L有界區(qū)域內(nèi)，分布著稀疏的N個(gè)移動(dòng)用戶，其中N≥1；設(shè)移動(dòng)用戶的電池容量均為E，且都配置能量轉(zhuǎn)換電路，即移動(dòng)用戶可以接收對(duì)其傳輸?shù)哪芰啃盘?hào)，并通過能量轉(zhuǎn)換電路將無線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能以供后續(xù)使用，其中能量轉(zhuǎn)換電路門限為α，且假設(shè)能量轉(zhuǎn)換效率為1；

機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中存在兩種傳輸行為：即信息傳輸行為和能量傳輸行為；信息傳輸行為表現(xiàn)為移動(dòng)用戶在信息傳輸能力范圍內(nèi)向其他用戶發(fā)送信息，能量傳輸行為表現(xiàn)為移動(dòng)用戶在能量傳輸能力范圍內(nèi)為其他用戶傳輸無線能量信號(hào)，其他用戶接收此信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電能使用；設(shè)信息傳輸范圍為R_C，能量傳輸范圍為R_E；

S2、求解信息傳輸?shù)墓β剩痪唧w實(shí)現(xiàn)方法為：假設(shè)移動(dòng)用戶MU_i與移動(dòng)用戶MU_j相遇，且MU_i向MU_j轉(zhuǎn)發(fā)信息，發(fā)送端的信息發(fā)送功率為P_t,i，接收端與發(fā)射端之間的距離為r_i,j(t)；

發(fā)送的信息經(jīng)過單入單出的無線鏈路到達(dá)接收端之前，會(huì)經(jīng)歷Ω(r_i,j(t))的路徑損耗，概率密度函數(shù)為f_χ(χ_i,j(t))的隨機(jī)陰影衰落χ_i,j(t)，以及概率密度函數(shù)為f_h(h_i,j(t))的隨機(jī)多徑衰落h_i,j(t)；其中，陰影衰落χ_i,j(t)、多徑衰落h_i,j(t)和距離r_i,j(t)都是不相關(guān)的，且在一個(gè)聯(lián)系時(shí)間內(nèi)保持不變，但各個(gè)聯(lián)系時(shí)間之間不同；同時(shí)，到達(dá)接收端的接收信息，還會(huì)受到功率為的噪聲干擾；

假設(shè)在傳輸范圍內(nèi)通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率使每次轉(zhuǎn)發(fā)行為都是成功可靠的，且對(duì)于所有用戶，其接收信噪比大于門限值γ，那么接收信號(hào)所包含的信息可以成功恢復(fù)，即完成一次可靠傳輸；則信息發(fā)送端的發(fā)送功率需要滿足：

為了節(jié)省能量，信息以最小功率發(fā)送，因此，信息傳輸功率表示為：

S3、求解能量傳輸?shù)墓β剩痪唧w實(shí)現(xiàn)方法為：采用與信息傳輸相同的物理層參數(shù)來描述能量傳輸行為的物理模型；

假設(shè)能量發(fā)送端的信號(hào)發(fā)送功率為P_rt,i，接收端與發(fā)射端之間的距離為tr_i,j(t)；同時(shí)，到達(dá)接收端的接收信號(hào)，會(huì)受到功率為的噪聲干擾；假設(shè)在能量傳輸范圍內(nèi)通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率使每次能量傳輸行為都是成功可靠的，即對(duì)于所有用戶，其每次接收信號(hào)的功率大于電路門限α，那么接收信號(hào)就能夠通過接收電路將無線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能收集起來，完成一次能量信號(hào)可靠傳輸；則能量發(fā)送端的發(fā)送功率需要滿足：

為了節(jié)省能量信號(hào)的路徑損耗，設(shè)每次能量信號(hào)的接收功率剛好為電路門限α；因此，能量傳輸功率表示為：

S4、求解時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；具體實(shí)現(xiàn)方法為：通過數(shù)學(xué)建模的方式，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)一對(duì)用戶之間的信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，定量化描述該對(duì)用戶之間的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

進(jìn)一步考慮信息機(jī)會(huì)聯(lián)系的規(guī)律性，將用戶MU_i和用戶MU_j之間的“時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度”用下式表示：

其中T表示觀察期的長(zhǎng)度；f(t)＝t_next-t，其中t_next是該對(duì)用戶下一個(gè)信息聯(lián)系開始的時(shí)刻；t_inter,x表示用戶MU_i和用戶MU_j在觀察期內(nèi)的第x個(gè)聯(lián)系間隔時(shí)間；如果在時(shí)刻t時(shí)，用戶MU_i和用戶MU_j處于聯(lián)系階段，那么f(t)＝0；

S5、求解能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；具體實(shí)現(xiàn)方法為：在用戶移動(dòng)過程中，只要用戶之間距離滿足能量傳輸范圍，就能夠傳遞能量；因此，對(duì)于用戶移動(dòng)記錄，不僅存在信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，也存在能量機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄；對(duì)于能量傳輸，為了節(jié)約能量消耗且均衡各用戶的能量，通過用戶移動(dòng)位置和各用戶的電池能量狀態(tài)定義能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來衡量能量傳遞有效性；

因此，基于用戶移動(dòng)位置變化和能量狀態(tài)，在時(shí)刻t，用戶MU_i與能量傳輸范圍內(nèi)的K個(gè)用戶相遇，且用戶MU_i的能量小于接收能量的電池能量閾值E_th，每個(gè)用戶與MU_i的距離為r_i,j(t)，其中j＝1,...,K，每個(gè)用戶的能量為E_j，且K個(gè)用戶中存在M個(gè)用戶的能量大于發(fā)送能量的電池能量閾值E_Tth，1≤M≤K，則用戶MU_i和任一用戶MU_j的能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度為：

對(duì)于沒有必要的能量傳輸行為的用戶對(duì)，其能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度為零；

S6、制定基于時(shí)間和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議；具體包括以下分步驟：

S61、確定新的路由策略思路，采用動(dòng)態(tài)信息發(fā)送功率：在用戶相遇時(shí)，設(shè)置時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度閾值w_th來控制內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)的對(duì)象使得內(nèi)容總是向那些與目的地有更大的信息傳輸相遇機(jī)會(huì)的用戶節(jié)點(diǎn)；設(shè)置時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度閾值w_th來減少總的用戶轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)容次數(shù)；設(shè)置接收能量的電池能量閾值E_th和發(fā)送能量的電池能量閾值E_Tth和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來進(jìn)行必要且有效的能量傳輸；

S62、提出新的基于時(shí)間和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S62包括以下步驟：

S621、用戶移動(dòng)；

S622、根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間用戶之間相遇歷史記錄，存儲(chǔ)用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄；

S623、根據(jù)用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，計(jì)算出各對(duì)用戶之間的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

S624、用戶移動(dòng)過程中，判斷有內(nèi)容的用戶在信息傳輸范圍內(nèi)是否與其他用戶相遇，若相遇則執(zhí)行S625，否則執(zhí)行S626；

S625、判斷相遇用戶是否沒有內(nèi)容，并且相遇用戶與有內(nèi)容用戶的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)相遇用戶滿足沒有內(nèi)容且與有內(nèi)容用戶的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，有內(nèi)容用戶使用自適應(yīng)信息功率將內(nèi)容發(fā)送給相遇的其他用戶；若目的用戶收到內(nèi)容則結(jié)束內(nèi)容傳輸過程，否則執(zhí)行S626；

S626、判斷用戶的電池能量狀態(tài)是否少于設(shè)定的接收能量電池能量閾值E_th，若少于則執(zhí)行S627，否則返回S621；

S627、判斷用戶是否在其他用戶的能量傳輸范圍內(nèi)，若是則執(zhí)行S628，否則返回S621；

S628、判斷用戶之間是否存在必要的能量傳輸行為，即判斷相遇的其他用戶中是否存在電池能量狀態(tài)大于設(shè)定的發(fā)送能量電池能量閾值E_Tth的用戶，若是則計(jì)算滿足必要的能量傳輸行為的各用戶對(duì)之間的能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，選擇最大能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的用戶，并使用動(dòng)態(tài)能量傳輸功率為此用戶傳輸一次能量，結(jié)束能量傳輸過程，并返回S621；否則直接返回S621。