机会网络中分块大小对多媒体消息转发的影响

　　随着个人手持设备技术的发展，例如智能手机等无线通信设备在人类的日常通信中占据了重要的地位，当人们在生活中携带着这些无线通信设备自由移动时，不同的移动通终端能容易地组成机会网络，机会网络是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整链路，利用节点移动带来的通信机会实现通信的自组织网络。在机会网络中，消息随着节点的移动而被转发'为了实现源节点和目标节点之间的消息转发,机会网络采取“存储一携带一转发”的递交策略'Gill等人调查得出，在移动社会网络上传播的普通视频大小约为10MB,高清视频大小约为40MB'如果使用蓝牙接口转发完这样的数据，需要80~320s，但是Gaito等人在实验统计中表明，在有人参与的机会网络中，超过50%的通信时间都小于1min。且在机会网络中，由于通信机会有限，链路经常断开，所以在转发多媒体消息时，很难一次完整地将多媒体消息转发给邻居节点，此时就考虑到将多媒体消息分块转发。在转发前，源节点将消息分割成标准大小的数据块，并在中间过程中没有更进一步的分块，直到目的节点接收到完整的消息m,整个转发过程结束。

　　建立了延迟递交模型，分析了Epidemic路由和“SprayandWait”路由下对于不同分块大小，目的节点收到消息的延迟。文献[10]对多媒体分块大小的范围及数据块转发策略进行了研究。文献[11]考虑将多媒体消息按照不同帧类型分块进行转发，而不考虑分块的大小。在本文的工作中，研究在确定的网络参数下，不考虑调度策略和路由对多媒体消息转发性能的影响，仅考虑不同分块大小对于多媒体消息转发的影响及原因。

　　2分块大小影响消息转发的原因

　　在机会网络中,数据转发主要依赖节点移动带来的通信机会。在有限的通信机会内，如何使目的节点能够收到完整的消息?这就需要在现有的通信机会中，通过分析不同数据分块大小对消息转发的影响规律，寻找时间较长且次数较多的通信机会来转发数据。而通信时长和通信次数主要移动模型来决定。移动模型主要描述节点的移动方式[121，本文在随机游走(RandomWalk，RW)模型下进行分析。

　　在RW下，节点随机选择一个时间段或者距离来当作一个单位Step。节点在每个Step内独立并且随机地选择移动速度和方向。节点选取速度v(0满足[vmin，vmJ上的均勻分布，方向6>(0也满足[0,2tc)上的均匀分布"3]。在网络中，每个节点都独立且自由地移动，每对节点之间都有机会建立通信。当一个节点进入另一个节点的通信范围时，两个节点开始通信并在离开该节点通信范围时通信断开。除此之外，影响数据转发是否成功的原因还有通信带宽、缓存空间、网络容量等。在本文中，假设通信设备都有足够大的缓存空间，且每个通信设备都有相同的通信带宽5。

　　2.1节点通信时长

　　通信时长是指两个节点从一次通信开始到该次通信结束的时间长度。通信时长的长短决定了任意一对节点在一次通信中转发的平均数据量。在本节中以期望通信时长来衡量转发数据的通信时长。如图1所示，在RW模型下，节点均匀分布，且节点每次随机地选取运动方向。网络中任意一对节点;'与)有相同的通信半径和移动速度V。。假设节点;相对于节点是静止不动的，那么节点相对于节点;'的相对速度为v,y。为通信时节点7相对于节点i的相对位移。

　　假设通信节点;'和y同向运动，节点y相对于的移动轨迹平行于i-V,.方向，且在节点的通信范围边缘的两条平行于-v;方向的切线之间，即节点i在垂直于运动方向上距离为ZR的范围内随机进入节点f的通信范围，而进入的位置点在垂直于vy-v,.的方向上均匀分布。

　　2.2节点通信次数

　　通信次数是指在一定的通信总时长内网络中所有节点对的通信总次数(对于同一对节点的通信次数只记录一次)。每次通信都有一定的通信时长，不同通信时长的通信次数也不一样。

　　在RW模型下，对于四种路由，随着分块大小的增大,递交率呈现一个先上升后下降的趋势，分界点临近D的位置。当分块大小小于£>时，由于过多的标记消息耗费了宝贵的通信机会，引起网络性能降低;当分块大小大于D时，递交率有较大的下降趋势。当分块大于D时，递交率明显降低,这是因为当分块特别大时，转发一个数据块耗费的通信时间较长，一次转发就不可能将一个数据块完全转发成功，则递交率就会下降。也可以看到分块大小在0.5£Km范围内递交率较高。

　　在仿真实验中可以看出Epidemic路由相对其他路由性能最优，递交率比较高，延迟相对较小。因为Epidemic是基于洪泛的路由，所以大大增加了转发消息的机会，从而使得延迟相对较小，而在PRoPHET路由下的递交率较低，延迟相对较大。因为在当前网络中不限缓存和带宽，所以无法体现出PRoPHET路由的优势。

　　3数据转发性能仿真实验

　　在RW模型下，随着分块大小的变化,延迟呈现一个先下降后上升的趋势，分界点临近于D的位置。当分块过小或者过大时，目的节点收到完整消息的延迟增大;当分块过大，尤其是大于£>时，此时转发一个数据块就耗费较长的通信时长，一次不能将数据块完整转发。这就增加了目的节点收到所有数据块的延时，而分块大小在范围内延迟相对较低。且还可以看出，在四种经典路由下延迟随着分块大小变化的趋势都是一致的。

　　结束语

　　本文在RW模型下，首先结合机会网络中数据转发的特点，研究了不同分块大小对数据转发性能的影响并给出了分块大小上限的理论值;其次，结合前文的理论给出一个分块大小合理范围的经验值并推断出不同分块大小数据转发性能影响的规律。最后,对目的节点收到所有数据块的延迟及在限定时间内的消息的递交率进行了仿真实验，结果表明本文所做分析及提出的理论正确且有效。

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