[发明专利]一种基于时空关系的移动社会网络路由方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，具体是一种用于移动社会网络的路由方法。

背景技术

随着通信和科技的进步，手持设备的功能日益完善，这就使得便携式手持设备（如手机、PDA、笔记本电脑等）中通常存在大量尚未开发的可用资源和信息，包括无线带宽、存储容量、CPU和多媒体数据等。由人随身携带着的这些移动通信设备能够相互通信并互联成为一个自组织的移动传感器网络，以达到数据或信息的共享。从这类移动传感器网络的网络特性来看，这类网络是延迟容忍网络中的一种，由于网络中移动传感器节点具有便携性的特点，早期被称为口袋交换网络(Pocket Switched Network, PSN)。而网络节点的移动特征和人的活动规律一致，通常具有一定的社会特征，因此又被称为移动社会网络（Mobile Social Network，MSN）。对于MSN网络，网络节点由人携带，人与人之间的社会关系与社会行为的规律性，形成了一个相对稳定的连接关系，网络中的节点也具有人的一些社会特性。

MSN网络作为一种新型的DTN网络，是延迟容忍网络和人际社会网络的结合产物，具有这两种网络的特性，既有延迟容忍网络的间断性连接的特点，又符合了人的社会行为规律特征。当网络具有间歇连通的特性后，数据的路由不再是连续的通过多跳的中继节点转发到目的节点。由于DTN网络中节点的连通性随着节点的移动而频繁变化，节点转发数据只能发生在与其他节点相遇的时候。因此DTN网络通常采用存储转发（store-and -forward）的方式传送数据，即当节点周边没有邻居节点时，节点将数据保存在缓存中移动；当两个节点相遇后，双方建立无线会话，完成数据的路由和存储，随后将数据转发至下一个遇到的节点，直至传送至目的节点。此外，用户之间的信息交互并不一定总要通过互联网进行。通过对某大学实验室70人的问卷调查发现，约50%的电子邮件交流是在他们每天遇见的人当中进行的，并且互联网提供的信息也并不总是能够满足用户的需求。因此我们设想不久的将来众多人类便携式设备可以动态的连接成网络，通过该网络，人与人之间可以通过手持设备互传各种可用信息，互享设备中的可用资源。

当前存在着几十亿持有便携式手持通信设备的人们，可以想象，使用这些随着携带手持通信设备的人们将组成世界上最大的移动社会网络，使人们的社会生活和物理世界真正交融在一起，如能有效利用，将能产生巨大的经济效益。同时，随着智能手机的普及，越来越多的人将持有移动智能终端设备，根据Mobile TeleSystems的预测，使用智能终端设备的人数将得到爆炸式的增长。移动社会网络中节点具有人类活动的规律性，通过对人的活动规律的研究，合理地利用节点的移动性特征，设计出满足应用需求的路由技术，从而提高路由效率，具有重要的理论和现实意义的。

发明内容

本发明是采用如下的技术方案实现的，一种基于时空社区的路由方法，包括以下步骤：

建立行程历史模型

人的移动可以用一系列包括时间和地点信息的移动行程描述。在通常情况下，在人类运动过程中，目的地和时间是最关注的对象。因此，通过手持设备不断记录经过的GPS位置，我们可以将人的移动行程表示成出发时间、出发地点、中途停留时间、停留地点、改变移动方向时间、移动方向、到达时间以及到达地点等数据的记录，对于某人的移动行程记录的集合也就构成了他活动的行程历史。

节点移动预测

当建立了自身的行程历史记录后，可以采用决策树来预测节点的移动。通过上面的存储在手持设备中的行程历史数据，我们可以构建出决策树，如图1所示。对于每一个叶节点，选择下一个Destination的概率p记为：

(1)

式(1)中是在叶节点处类行程的数量，是该节点所有行程的数量。由于人出发运动时，已知当前的时间和所在的位置，决策树可以通过Day、Time和Source的值找到具有最大概率的叶节点，并选择该Destination为初始预测目的地。

在人的运动过程中，手持设备将每隔一段时间（如5分钟）检测当前自身所处的位置是否与通往预测的Midpoint或Destination相符。如果不符，则会重新计算预测目的地概率：

(2)

式(2)中是除去所有不可达目的地后其余行程记录总数。在此之后，手持设备将选择最大概率叶节点所表示的Destination或Midpoint作为新的预测目的地。

统计节点相遇表