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作者：

张程

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摘要：

移动自组网是由一组带有无线收发装置的节点组成的一个临时性多跳自治网络,网络中的每一个节点同时具有普通网络节点和路由器的双重功能.作为没有基础设施的网络,移动自组网在军事和民用领域都具有广阔的应用前景,是目前网络研究中的热点问题.本论文主要针对移动自组网的分簇体系架构,服务发现协议和机会网络等关键技术问题展开研究. 论文的第一部分工作主要针对移动自组网中的层次拓扑结构进行设计.文章从簇稳定性和可维持性出发,提出了基于双簇首的分簇体系架构和相应的簇首选举和簇维持算法.该方法首先通过移动终端节点的相互通信和反馈搭建初始分簇结构(含成员节点与网关节点),然后比较簇内节点与网关节点的邻接度,簇内节点与成员节点的邻接度以及簇内节点自身的可用能源比等因素,将具有最高参考值的簇内节点作为簇首节点,确保簇首节点为一个连通度较高,可持续工作时间较长的稳定节点,从而保证了簇结构的稳定性.同时,引入候补簇首节点,当簇首节点由于自身原因或位置移动等而偏离本簇时,由候补簇首节点接替簇首的工作,从而延长了簇的生存时间,进一步提高了簇稳定性,减少了由于簇的不稳定性而带来的额外开销.该方法提出了用于簇首选举的算法和簇维持算法,并提出了通过簇首与候补簇首节点间的位置偏移状态来预测和监控簇首移动情况,以确保簇的稳定性. 论文第二部分工作研究移动自组网的服务发现协议问题.服务发现协议是网络节点在网络中自动搜寻所需服务的技术,服务发现协议的最终目标是实现无人管理的网络,将人从枯燥乏味的网络维护工作中解脱出来.因此,简单高效,健壮灵活,具有良好扩展性的服务发现协议是移动自组网实用化的一项关键技术.文章针对这一目标,提出了基于前后文的元数据模型,在整合语义Web的思想和移动自组网的特性后,将服务信息,用户信息和设备信息融合到元数据描述模型中,并将其分为静态信息描述和动态信息描述两个部分.该描述模型能够满足自组网内设备可计算性弱,规格差异大和网络带宽窄等特性的需要,能够提高移动自组网的服务匹配精准率.在该元数据模型和双簇首分簇体系架构的基础上,文章提出了非集中式的服务注册与发现机制.将服务注册信息保存在各分簇的簇首节点中,服务匹配过程优先在簇内进行,当簇内无法找到匹配服务时,再通过簇首间通信在不同簇之间寻找匹配服务,直至找到服务或匹配失败为止.通过基于分簇的服务注册与发现机制设计,实现了移动自组网的服务应用,减少了服务搜索过程的簇间网络开销,提高服务匹配的准确度.同时,通过非集中式服务注册机制,改变了传统UDDI协议难以适应在动态变化拓扑环境的弊病,通过簇首节点存储注册信息,实现了局部集中,全局分布的服务注册与发现机制.此外,针对TCP协议在自组网络中作为传输协议的诸多问题,文章提出了基于UDP传输协议的SOAP数据传输协议,并考虑到UDP协议常见的丢包现象,提出了"虚假"服务匹配失败的问题以及基于离散空间容错搜索原理的问题解决办法.仿真实验表明,该体系架构和应用其上的服务发现机制具有较好地实用性和效率. 论文第三部分工作针对移动自组网中的一类特殊组网模式——机会网络展开,重点研究了基于机会网络的信息转发策略.其一,通过分析信息携带节点和信息本身的前后文状态信息,使用卡尔曼滤波预测下一阶段的状态信息,应用二人非合作博弈机制进行信息转发决策,使得在机会网络的信息转发过程充分考虑信息本身,以及参与转发决策的双方节点相互的因素,尤其是信息接收方的状态得以考虑,提高了信息转发双方在决策过程中的对等性和公平性,从而,使信息转发过程定位更准确,交易更公平.其二,针对在博弈过程中由于节点自私性而可能带来的欺诈行为,以及由此带来的损益表的明显变化,文章提出了基于信用合作和重复博弈的欺诈行为解决方案.在引入信用合作的基础上,将节点单次博弈行为与其生命周期内的所有博弈过程融合,将单次阶段博弈与全局重复博弈过程收益相比较,通过惩罚机制和信用机制,将欺诈节点单次欺诈行为收益与惩罚周期的巨大损失相比较,迫使博弈节点在博弈过程中仔细权衡其欺诈行为可能带来的损益比,从而减少欺诈行为的可能.

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关键词：

移动自组网；服务发现协议；机会网络；博弈论

学位级别：

博士

DOI：

CNKI:CDMD:1.2010.215567

被引量：

11