论文总字数：18073字

摘 要

随着移动网络的发展，无线移动设备也被快速推广使用。人类有着独特的社会行为。携带无线设备的人作为移动用户，具有社会性的多个移动用户构成移动社会网络。移动社会网络中的每个节点类似于每个移动用户。由于节点的自由移动，节点之间出现有时连接，有时断开的不稳定情况，导致消息传输成功率的降低和消息的丢失，所以为了提高传输成功率和消息丢失，目前研究集中在如何设计出合适的路由转发机制和路由协议。当转发消息时，把移动用户的过往位置、频率和持续时间等社会行为作为参考，以此预测和选择最优的中继节点，便于消息的传递更具有目的性和方向性，达到最高效和最可靠的传递，以此提高传递效率和减少能耗。除此之外，能量的有限也制约了节点的消息传输和缩减了网络生命周期。若不考虑每次传输消息时的损耗，节点无节制地转发消息会导致节点的能量快速耗尽，导致节点消息传输没有成功或者时延过长。

为达到能量与传输性能均衡的目的，研究了基于社会的能量性能平衡的路由算法。本文兼顾了节点的社会性和能量损耗，在考虑移动损耗和消息传输损耗的情况下，以社会概率效用值为判断条件传输消息，消息传输趋向于社会概率效用值高的节点，以此实现能量和性能的平衡。节点的社会概率效用值结合了节点的社会性效用和相遇概率。随着时间变化，移动节点之间会产生相遇情况，节点间的差异性导致相遇概率的不同。节点间的社会性效用反应了节点间的关系强弱，本文应用的社会性效用是中介中心性和相似性的加权融合。之后，在原先的路由算法基础上，又进一步考虑了接收消息时候的损耗。虽然接收消息的能量损耗相比于传输损耗要小，但是在一定程度上也影响着消息的传输。

最后，通过在Matlab上的仿真，证明了本文基于社会的能量性能平衡的路由算法可以平衡能量与性能。通过比较传输成功率、平均传输时延和路由开销比率，结果表明考虑了接收损耗的算法在信息传输性能上较好。

关键词：移动社会网络；路由机制；能量平衡

Research on Energy-Aware Routing Strategy in Mobile Social Network

Abstract

With the development of mobile networks, wireless mobile devices are also rapidly promoted. Humans have a unique social behavior. People carrying wireless devices as mobile users, multiple mobile users constitute a mobile social network. Each node in a mobile social network is similar to each mobile user. Due to the free movement of nodes, sometimes connected, sometimes disconnected and sometimes the instability, leading to the reduction of message transmission success rate and the loss of messages, so in order to improve the transmission success rate and message loss, the current research is focused on how to design appropriate route forwarding mechanisms and routing protocols. When forwarding messages, social behaviors such as past location, frequency and duration of mobile users are taken as reference to predict and select the optimal relay nodes to facilitate the transmission of the message more purposeful and directional, and achieve the most efficient and most reliable transmission, so as to improve the transmission efficiency and reduce energy consumption. Besides this, the limited energy also restricts the message transmission of the nodes and reduces the network lifecycle. Without consideration of the loss of each transmission of the message, the node will causes the rapid energy depletion of the node, resulting in the node message transmission is not successful or delayed too long.

To achieve the balance of energy and transmission performance, the routing algorithm based on social energy performance balance is studied. This paper considers the social and energy loss of nodes, in the consideration of mobile loss and message transmission loss, the social probability utility value as the judgment conditional transmission message, the message transmission tends to nodes with high social probability utility value, so as to achieve the balance of energy and performance. The social probability utility value of the node combines the social utility of the node with the encounter probability. As time changes, encounters arise between moving nodes, and differences between nodes lead to differences in encounter probabilities. The social utility between nodes reflects the strength of the relationship between nodes, and the social utility applied in this paper is a weighted fusion of intermediary centrality and similarity. Later, based on the original routing algorithm, we further consider the loss of receiving messages. Although the energy loss of the received message is smaller than the transmission loss, it also affects the message transmission to some extent.

Finally, through the simulation on the Matlab, it is proved that the routing algorithm based on social energy performance balance can balance energy and performance. By comparing the transmission success rate, average transmission delay and routing overhead ratio, the results show that the algorithm considering the receiving loss has better performance in information transmission.

Keywords: Mobile Social Network, Routing Protocol, Energy Performance Balancing

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 研究现状 1

1.2 研究目的和意义 1

1.3 论文章节结构 1

第二章 相关研究论述 3

2.1 移动社会网络概述 3

2.2 移动模型 3

2.2.1 经典移动模型 3

2.2.2 基于统计的实际移动模型 3

2.2.3 基于社区的移动模型 3

2.3 路由机制研究 4

2.3.1 基于复制的路由算法 4

2.3.2 基于预测的路由算法 4

2.3.3 基于编码的路由算法 5

2.3.4 基于上下文的路由算法 5

第三章 基于社区的路由传输策略 6

3.1 移动网络模型 6

3.2 社会网络 6

3.2.1 中心性概述 6

3.2.2 计算社会度 7

3.2.3 计算社会效用值 8

3.3 路由协议设计 9

3.4 仿真分析 10

3.4.1 仿真参数设置 10

3.4.2 仿真性能比较 10

3.5 本章小结 14

第四章 基于社区的能量感知路由协议 15

4.1 能量感知路由协议设计 15

4.1.1 节点的能耗速率 15

4.1.2 剩余能量阈值 16

4.1.2 功效函数 16

4.2 能量感知路由协议设计 16

4.2 仿真分析 17

4.2.1 仿真参数设置 17

4.2.2 仿真分析 18

4.3 本章小结 21

第五章 总结 22

5.1 文章总结 22

5.2 未来展望 22

致 谢 23

参考文献（References） 24

第一章 引 言

1.1 研究现状

移动社会网络^[1]（Mobile Social Network，MSN）是一种特殊的延迟容忍网络^[2]（Delay Tolerant Network, DTN）。由于节点的自由移动，节点之间出现有时连接，有时断开的不稳定情况，传统的路由技术难以工作，所以提出新的移路由转发机制。移动社会网络中固有的社会性被当做转发消息的评判标准，以便于消息的传递更具有目的性和方向性，以此提高传递效率和减少能耗。把移动用户的过往位置、频率和持续时间等社会行为作为参考，以此预测和选择最优的中继节点，达到最高效和最可靠的传递。

移动社会网络中的节点，在找到合适的中继节点之前，需要携带信息一边等待一边移动，这意味着会出现消息传输的时延大等问题。在移动社会网络中，节点的主体都是人，人移动的差异性大并且人与人之间的存在联系，所以目前的研究有专注于节点移动模型。同时，路由算法性能的优劣与网络的性能息息相关。到目前为止，科研人员已经给出了许多路由算法，有 Epidemic^[3]、PROPHET^[4]、 EC^[5]、Simbet^[6]和BubbleRap^[7]等路由协议。

1.2 研究目的和意义

在移动社会网络中，节点的主体都是人，人具有流动性以及人们的社会关系和社会活动，所以网络节点之间具有和人的社会行为相似的特征，即节点具有社会性。

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