用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法技术

本发明专利技术公开了一种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，包括获取构建能量感知时间可达图的参数；对计算变量初始化；在无法进行数据传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算得到对应的直接通信能量图与临时传输时间图；在只能进行数据直接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算得到对应的直接能量图；在可以进行数据直接传输和间接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算得到对应的直接能量图；对所有的顶点及可能的路径进行间接能量图计算得到间接能量图；比较直接能量图与间接能量图中数据的大小得到最小能量图；判断数据传输的可达性并获得能量感知时间可达图的数据。本发明专利技术客观科学对改善移动机会网络的性能具有重要作用。

【技术实现步骤摘要】
用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法
本专利技术具体涉及一种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法。
技术介绍
随着经济技术的发展，移动机会网络(MobileOpportunisticNetworks，MONs)已经逐步在人们的生产和生活中普及，给人们的生产和生活带来了一定的便利。时变图是移动机会网络的重要模型之一。在移动机会网络中，每一对节点之间的链路是动态的，导致在不同时刻网络具有不同的拓扑结构。动态链路变化的机会性和系统能量的有限性，导致了移动机会网络在网络连通性和可达性上具有很多的未知特性。能量感知时间可达图(Energy-awareTemporalReachabilityGraph，ETRG)是一种具有广泛应用前景且贴近实际情况的重要模型。但是，目前对于能量感知时间可达图的研究极少，而且对于能量感知时间可达图应用于移动机会网络的性能分析不够全面，很难对动态移动机会网络的连通性和可达性进行即时查看。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，该方法能有效改善移动机会网络的性能，并在真实移动机会网络环境下验证了该方法的有效性。本专利技术提出的这种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，包括如下步骤：S1.获取构建能量感知时间可达图的参数；S2.对构建能量感知时间可达图需要用到的计算变量进行初始化；S3.在无法进行数据传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接通信能量图与临时传输时间图；S4.在只能进行数据直接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接能量图；S5.在可以进行数据直接传输和间接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接能量图；S6.对所有的顶点及可能的路径进行间接能量图的计算，从而得到间接能量图；S7.根据时间和容许延迟，分别比较得到的直接能量图与间接能量图中数据的大小，并选择其中较小的数据组成最小能量图；S8.根据步骤S7得到的最小能量图中的数据与能量预算值之间的大小关系，判断数据传输的可达性，并获得能量感知时间可达图的数据。步骤S2所述的对构建能量感知时间可达图需要用到的计算变量进行初始化，具体为令所有的χ(e)和φ(e)为0，其中χ(e)为累积传输时间，φ(e)为直接通信能量。步骤S3所述的在无法进行数据传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，具体为采用如下规则进行计算：计算条件：δ<τ；计算过程：对每一个容许延迟进行累加计算，得到在δ<τ时所有的传输时间与直接能量，从而得到该种情况下的直接通信能量图与临时传输时间图。步骤S4所述的在只能进行数据直接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，具体为采用如下规则进行计算：计算条件：τ≤δ＜2τ计算过程：对每一个容许延迟进行累加计算；同时，对于直接传输，采用如下公式计算平均能量：κm(e)＝φ(e)/χ(e)+Inf(χ(e)<τ)式中κm(e)为平均能量，φ(e)为直接通信能量，χ(e)为累积传输时间，Inf()的取值规则为：若χ(e2)＜τ，则Inf(χ(e2)＜T)＝∞，否则Inf(χ(e2)＜τ)＝0；同时在与图中根据对应的时间点和时间间隔，并找到相应的数据进行计算，从而得到该种情况下的直接能量图。步骤S5所述的在可以进行数据直接传输和间接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，具体为采用如下规则进行计算：计算条件：2τ≤δ<nη计算过程：首先进行直接传输能量的计算，然后通过遍历两个顶点之间的所有路径，选择所需能量最小的路径，进行间接传输能量的计算。步骤S7所述的具体为比较直接能量图和间接能量图中的数据大小，选择其中较小的数据来组成最小能量图。步骤S8所述的根据得到的最小能量图中的数据与能量预算值之间的大小关系判断数据传输的可达性并获得能量感知时间可达图的数据，具体为若最小能量图中的数据大于能量预算值，说明数据传输不可达，否则可达，最终获得能量感知时间可达图的数据。本专利技术提出的这种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，揭示了能量受限的移动机会网络的可达特性，以及在系统性能和能量，延迟，数据大小三个参数之间的权衡关系。本专利技术将研究结果扩展到了其对应的能量，延迟和数据大小这三个维度，能够客观、科学地在真实网络环境下揭示移动机会网络的连通性与数据大小，传输延迟和能量消耗之间的关系，对改善移动机会网络的性能具有重要作用。本专利技术方法简单，效率较高。附图说明图1为本专利技术方法的方法流程示意图。图2为本专利技术方法的实施例的4个城市真实车辆轨迹在短时间内的平均网络可达性特性示意图。图3为本专利技术方法的实施例的北京车辆移动轨迹在一天和一周的时间内的平均网络可达性特征示意图。图4为本专利技术方法的实施例的上海车辆移动轨迹和SLAW移动模型在不同能量预算值情况下的平均不对称特性与最大传输延迟的关系示意图。图5为本专利技术方法的实施例的SLAW移动模型和上海车辆移动轨迹在不同传输延迟情况下的连接稳定性与能量预算值的关系示意图。图6为本专利技术方法的实施例的北京车辆移动轨迹在不同的能量预算值和数据大小情况下的网络连通性示意图。图7为本专利技术方法的实施例的北京车辆移动轨迹在固定能量预算值和不同延迟情况下的平均连通性和数据大小之间的关系示意图。图8为本专利技术方法的实施例的上海车辆移动轨迹在固定延迟和不同能量预算情况下的平均连通性和数据大小之间的关系示意图。图9为本专利技术方法的实施例的上海车辆移动轨迹在保持60％连接率情况下，最小能量消耗与延迟和数据大小之间的关系示意图。具体实施方式图是描述静态网络特性的一种手段，而时变图是一种非常适合描述移动机会网络动态特性的模型，因此，时变图可以有效研究移动机会网络的连通性和可达性。如下开始介绍时变图模型中的基本符号及含义。定义1(时变图)：V是一个顶点集(网络中节点的集合)，|V|＝N表示节点个数是N，表示在V中节点之间边的集合。不失一般性，将节点编号设为从1到N。假设动态事件发生的时间跨度为被称为网络的生命周期,其中是时域，即离散时间网络中的或者连续时间网络中的通常用一个5元组来表示时变图，其中：称为存在函数(presencefunction)，表示一条边在所给的时间内是否存在。称为延迟函数(latencyfunction)，表示给定时间开始后传输一个数据单位时遍历所经过的边需要的时间。(一条边的延迟会随时间变化)。本申请的技术方案针对的是离散时间时变图，即此外关于存在性和潜在性，通过加入两个函数来进行扩展。通过这两个函数分别扩展为一条边在给定时间内的数据通信能量和传输持续时间。给定一条边e＝(u,v)，定义从(e)＝u，到(e)＝v。然后将不同时间点上的边结合起来，就可以得到节点之间的路径。下面给出路径的定义。定义2(路径)：图G中的路径是指由一系列数据对组成的一个序列其中{e1，e2...，ek}是G中的一条路。另外和分别表示路径的开始时间t1和结束时间tk+ζ(ek，tk)，其中路径是随着时间的推移，从源节点到目的节点的一系列通路所组成。由表示的拓扑跳跃是指的数量；由表示的时间长度是指端对端的延迟，表达式为传输时间是路径中通过最少的边来传输数据时所用的时间。(是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，包括如下步骤：S1.获取构建能量感知时间可达图的参数；S2.对构建能量感知时间可达图需要用到的计算变量进行初始化；S3.在无法进行数据传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接通信能量图与临时传输时间图；S4.在只能进行数据直接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接能量图；S5.在可以进行数据直接传输和间接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接能量图；S6.对所有的顶点及可能的路径进行间接能量图的计算，从而得到相应的间接能量图；S7.分别比较得到的直接能量图与间接能量图中数据的大小，并选择其中较小的数据组成最小能量图；S8.根据步骤S7得到的最小能量图中的数据与能量预算值之间的大小关系，判断数据传输的可达性，并获得能量感知时间可达图的数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，包括如下步骤：S1.获取构建能量感知时间可达图的参数；S2.对构建能量感知时间可达图需要用到的计算变量进行初始化；S3.在无法进行数据传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接通信能量图与临时传输时间图；S4.在只能进行数据直接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接能量图；S5.在可以进行数据直接传输和间接传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，得到该种情况下的直接能量图；S6.对所有的顶点及可能的路径进行间接能量图的计算，从而得到相应的间接能量图；S7.分别比较得到的直接能量图与间接能量图中数据的大小，并选择其中较小的数据组成最小能量图；S8.根据步骤S7得到的最小能量图中的数据与能量预算值之间的大小关系，判断数据传输的可达性，并获得能量感知时间可达图的数据。2.根据权利要求1所述的用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，其特征在于步骤S2所述的对构建能量感知时间可达图需要用到的计算变量进行初始化，具体为令所有的χ(e)和φ(e)为0，其中χ(e)为累积传输时间，φ(e)为直接通信能量。3.根据权利要求2所述的用于移动机会网络的能量感知时间可达图方法，其特征在于步骤S3所述的在无法进行数据传输的情况下对能量感知时间可达图进行计算，具体为采用如下规则进行计算：计算条件：δ＜τ；计算过程：对每一个容许延迟进行累加计算，得到在δ＜τ时所有的传输时间与直接能量，从而得到该种情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员：奎晓燕，杜华坤，钟萍，夏佳志，吕慧豪，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43