一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法，首先對(duì)所有可能的節(jié)點(diǎn)對(duì)進(jìn)行分類(lèi)，分成周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合、頻繁非周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合以及非頻繁相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合；然后在每個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合上使用不同的方法進(jìn)行鏈路預(yù)測(cè)，使用周期模式挖掘的方法預(yù)測(cè)周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，使用J48決策樹(shù)方法預(yù)測(cè)頻繁非周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的Adamic-Adar算法預(yù)測(cè)非頻繁相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合。通過(guò)上述方式，本發(fā)明解決了單一的鏈路預(yù)測(cè)方法適用范圍受限的問(wèn)題，能夠提高機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)測(cè)的精度和召回率，從而提高機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的消息投遞效率和容量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 1、所屬【技術(shù)領(lǐng)域】發(fā)展歷程 機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)是一種由移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來(lái)的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它能夠在分割的網(wǎng)絡(luò)條 件下利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)帶來(lái)的相遇機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)報(bào)文的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，并最終投遞到目的節(jié)點(diǎn)。相遇概 念是指節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生的一次聯(lián)系：當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入彼此的通信范圍之內(nèi)（比如Wi-Fi或者藍(lán)牙 協(xié)議的點(diǎn)到點(diǎn)通信距離內(nèi)）時(shí)，則建立鏈接，發(fā)生通信，當(dāng)兩者離開(kāi)彼此通信范圍時(shí)，則鏈路 斷開(kāi)，停止通信。由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的相遇是機(jī)會(huì)性的，而非確定性的，不存在 可靠的端到端通信路徑。
[0003] 如圖1-圖3所示，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)采用"存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)"的工作模式進(jìn)行多跳的消 息投遞，若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)沒(méi)有遇到通往目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)，就緩存消息，并隨節(jié)點(diǎn)的移動(dòng) 尋找合適的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)。如圖1中A時(shí)刻，不存在源節(jié)點(diǎn)S到目的節(jié)點(diǎn)D的直接路徑，節(jié)點(diǎn)S 將消息轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)3,由其存儲(chǔ)攜帶，到了圖2中的t 2時(shí)刻，消息又轉(zhuǎn)發(fā)給了節(jié)點(diǎn)4,直到圖 3中的t3時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)4和目的節(jié)點(diǎn)D運(yùn)動(dòng)到了同一連通區(qū)域，就將消息成功轉(zhuǎn)發(fā)。
[0004] 利用機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以不依賴(lài)基礎(chǔ)設(shè)施或者僅需要少量的基礎(chǔ)設(shè)施在偏遠(yuǎn)高速 公路、城市交通、移動(dòng)社交等場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)消息投遞、內(nèi)容分發(fā)、資源共享等功能。但它們的性 能和用戶(hù)體驗(yàn)很大程度上依賴(lài)于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)所能提供的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)?，F(xiàn)有的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)仍存 在一些問(wèn)題：（1)消息投遞的成功率不高，超過(guò)生命期或者緩存溢出都會(huì)導(dǎo)致消息在投遞 過(guò)程中被丟棄，投遞成功率一般在50% ; (2)消息投遞延遲較高，由于網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性導(dǎo)致存儲(chǔ) 攜帶的盲目性較大，可能需要數(shù)小時(shí)或者數(shù)天才能成功投遞消息；（3)多個(gè)副本在網(wǎng)絡(luò)中 存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)，這必然會(huì)占用大量的存儲(chǔ)并且導(dǎo)致高能量消耗；（4)由于網(wǎng)絡(luò)缺乏實(shí)時(shí)性，網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)是否可達(dá)，服務(wù)等待時(shí)間也無(wú)法預(yù)知，顯著降低了用戶(hù)體驗(yàn)。
[0005] 解決以上問(wèn)題的關(guān)鍵在于把握單個(gè)節(jié)點(diǎn)、鄰接節(jié)點(diǎn)以及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化 規(guī)律，通過(guò)預(yù)測(cè)的方法來(lái)緩解網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性帶來(lái)的難題。
[0006] 2、現(xiàn)有技術(shù)情況 機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有的預(yù)測(cè)方法可以分為基于上下文的、基于移動(dòng)模型的和基于社會(huì)關(guān)系 的預(yù)測(cè)。多數(shù)早期的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)路由方法都使用諸如歷史相遇次數(shù)或者持續(xù)時(shí)間等指標(biāo)作為 轉(zhuǎn)發(fā)效用，轉(zhuǎn)發(fā)效用更高的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先被選作轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。這些方法過(guò)于簡(jiǎn)單而無(wú)法發(fā)現(xiàn)更有 價(jià)值的相遇規(guī)律?；谝苿?dòng)模型的預(yù)測(cè)方法建模描述人類(lèi)移動(dòng)的時(shí)空屬性，并據(jù)此預(yù)測(cè)消 息轉(zhuǎn)發(fā)的效用。大多數(shù)使用社會(huì)關(guān)系預(yù)測(cè)方法都需要從在線(xiàn)的社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中導(dǎo)入或者通 過(guò)手工配置的方法得到社會(huì)關(guān)系屬性，也有一些預(yù)測(cè)方法可以自動(dòng)檢測(cè)社會(huì)關(guān)系屬性，然 后利用這些社會(huì)關(guān)系屬性作為消息轉(zhuǎn)發(fā)的效用。現(xiàn)有的這些基于轉(zhuǎn)發(fā)效用的鏈路預(yù)測(cè)方法 都只能處理一部分的節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的鏈路預(yù)測(cè)問(wèn)題，對(duì)于相遇模式差異很大的整個(gè)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò) 來(lái)說(shuō)，單一的鏈路預(yù)測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)整體的性能最優(yōu)。
[0007] 以東南大學(xué)校園內(nèi)的Wi-Fi跟蹤數(shù)據(jù)集為例，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)關(guān)聯(lián)到一個(gè)Wi-Fi 接入點(diǎn)的時(shí)候，認(rèn)為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)有一次相遇。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在所有可能的節(jié)點(diǎn)對(duì)之間，有相 遇記錄的節(jié)點(diǎn)對(duì)比例隨著時(shí)間增加，最終經(jīng)過(guò)一周的測(cè)量，有35%的節(jié)點(diǎn)對(duì)相遇過(guò)，而在相 遇過(guò)的節(jié)點(diǎn)中，有22%的節(jié)點(diǎn)對(duì)呈現(xiàn)周期性規(guī)律，78%的節(jié)點(diǎn)對(duì)相遇記錄沒(méi)有周期性。顯然 對(duì)于周期性的節(jié)點(diǎn)對(duì)、非周期性的節(jié)點(diǎn)對(duì)以及未曾相遇過(guò)的節(jié)點(diǎn)對(duì)的未來(lái)相遇情況的預(yù)測(cè) 是不同的問(wèn)題，現(xiàn)有的單一的預(yù)測(cè)方法不能處理所有的預(yù)測(cè)問(wèn)題，現(xiàn)有方法也沒(méi)有探討如 何劃分不同類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，以及在每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)集合上如何選擇最優(yōu)的預(yù)測(cè)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路 預(yù)測(cè)方法，能夠提高機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)鏈路預(yù)測(cè)的精度和召回率，從而提高機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的消息投遞效 率和容量。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路 預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟： (100)時(shí)間片劃分：將節(jié)點(diǎn)集合上發(fā)生的相遇記錄按照長(zhǎng)度劃分成一系列等長(zhǎng)的時(shí)間 片，每個(gè)時(shí)間片上根據(jù)相遇記錄得到一個(gè)矩陣； (200)預(yù)處理：中心服務(wù)器通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接獲取機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)之間的相 遇記錄，然后使用周期模式挖掘方法在相遇記錄集合中篩選出周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合， 最后對(duì)剩下的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合基于相遇頻率閾值進(jìn)行分類(lèi)，分成頻繁非周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集 合與非頻繁相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合； (300)在線(xiàn)預(yù)測(cè)：分別使用周期模式挖掘的方法預(yù)測(cè)周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，使用決 策樹(shù)方法預(yù)測(cè)頻繁非周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法預(yù)測(cè)非頻繁相遇的節(jié) 點(diǎn)對(duì)集合。
[0010] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟（300)中的決策樹(shù)方法為J48決策樹(shù)方法。
[0011] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟（300)中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法為 Adamic-Adar 算法。
[0012] 在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟（300)中的周期模式挖掘的方法包括： (a) 設(shè)Pi」表示節(jié)點(diǎn)對(duì)（i，j)，Sp (Pj表示節(jié)點(diǎn)對(duì)Pi」在時(shí)間片序列上周期相遇的時(shí) 間片集合，即：

【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： (100)時(shí)間片劃分：將節(jié)點(diǎn)集合上發(fā)生的相遇記錄按照長(zhǎng)度劃分成一系列等長(zhǎng)的時(shí)間 片，每個(gè)時(shí)間片上根據(jù)相遇記錄得到一個(gè)矩陣； (200)預(yù)處理：中心服務(wù)器通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接獲取機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)之間的相 遇記錄，然后使用周期模式挖掘方法在相遇記錄集合中篩選出周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合， 最后對(duì)剩下的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合基于相遇頻率閾值進(jìn)行分類(lèi)，分成頻繁非周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集 合與非頻繁相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合； (300)在線(xiàn)預(yù)測(cè)：分別使用周期模式挖掘的方法預(yù)測(cè)周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，使用決 策樹(shù)方法預(yù)測(cè)頻繁非周期性相遇的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法預(yù)測(cè)非頻繁相遇的節(jié) 點(diǎn)對(duì)集合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟（300) 中的決策樹(shù)方法為J48決策樹(shù)方法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟（300) 中的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法為Adamic-Adar算法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟（300) 中的周期模式挖掘的方法包括： (a) 設(shè)Pij表示節(jié)點(diǎn)對(duì)（i，j)，Sp (Pij)表示節(jié)點(diǎn)對(duì)Pij在時(shí)間片序列上周期相遇的時(shí) 間片集合，即：
其中，P表示周期長(zhǎng)度； (b) 設(shè)η表示Sp (Pi1)中周期重復(fù)的次數(shù)，即：
(c) 然后tmd+p就是下一個(gè)周期點(diǎn)，S(Pu)上周期重復(fù)次數(shù)稱(chēng)為預(yù)測(cè)tmd+p的周期支持 度，一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)上可能有多個(gè)不同周期長(zhǎng)度的周期模式，如果存在一個(gè)周期模式S(P u)使 得tmd+p對(duì)應(yīng)到帶預(yù)測(cè)時(shí)間片tx+1，就預(yù)測(cè)會(huì)相遇五U = 1，否則預(yù)測(cè)不相遇4+1 = 0。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK104378229SQ201410595581
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】張三峰, 李茵 申請(qǐng)人:東南大學(xué)