内容简介
《机会网络的多媒体传输及应用》涵盖机会网络的多媒体传输基础理论、研究趋势和研究实例。*先系统地介绍机会网络及其多媒体内容传输技术,其次全面阐述机会网络多媒体应用的实际场景,展现多媒体传输技术在现实生活中的巨大应用潜力,*后针对机会网络的视频传输和校园协作学习应用等方面的关键问题,提供解决方法和应用案例。《机会网络的多媒体传输及应用》不仅深入浅出地阐述机会组网与传输的技术原理,还结合大量案例分析,使读者能够更好地理解和运用其中的知识。通过《机会网络的多媒体传输及应用》,读者可以系统地了解机会网络多媒体传输的前沿技术和发展趋势,为相关领域的研究和实践提供参考。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与应用前景 1
1.1.1 移动自组织网络 1
1.1.2 机会传输意义 2
1.1.3 机会网络特点 3
1.1.4 机会网络应用前景 4
1.2 国内外研究现状 7
1.2.1 网络传输能力研究 8
1.2.2 机会路由研究 8
1.2.3 视频调度研究 9
1.3 校园协作学习交互建模 10
1.3.1 标签库建模 11
1.3.2 节点信息表更新算法 13
1.4 本书主要内容 15
第2章 机会传输关键问题分析 17
2.1 网络组织特征 17
2.2 机会网络的移动模型 17
2.3 常见机会路由算法 19
2.4 消息调度方法 21
2.5 机会传输的研究趋势与关键问题 24
2.6 本章小结 27
第3章 多媒体数据的*优分块方法 28
3.1 机会网络模型定义 28
3.2 分块传输问题分析 30
3.3 通信时长期望计算 31
3.3.1 通信距离期望 31
3.3.2 相对速率期望 33
3.4 通信次数期望计算 35
3.5 *优分块大小 36
3.6 实验验证 37
3.6.1 通信时长与通信次数验证 37
3.6.2 *优分块大小验证 39
3.7 本章小结 41
第4章 视频数据的渐进式调度策略 42
4.1 视频传输问题分析 42
4.2 动态图像专家组编码与帧重要度计算 43
4.3 压缩视频分块方法 45
4.4 视频分块调度策略 45
4.4.1 分块紧缺度建模 46
4.4.2 视频分块调度算法 48
4.5 仿真与评价 49
4.5.1 分块大小仿真实验 49
4.5.2 调度算法有效性分析 51
4.6 本章小结 54
第5章 校园社区节点影响力分析 56
5.1 学生节点关联度 56
5.2 学生节点可接触性 58
5.3 学习Lead指数与学习中心性 63
5.4 节点接触中心性 64
5.5 本章小结 64
第6章 校园TOP-K节点发现算法 65
6.1 一般更新算法 65
6.2 传统更新算法 66
6.3 基于可接触性和学习中心性的更新算法 67
6.4 进化式算法 68
6.5 实验描述 70
6.6 实验结果 71
6.7 本章小结 78
第7章 基于机会网络的协作学习社区资源扩散机制 79
7.1 社会网络中的弱连接关系 79
7.2 相遇时间预估和节点中心度模型 81
7.2.1 相遇时间预估和分类 81
7.2.2 社区影响力模型 83
7.2.3 确定待传输节点 83
7.3 仿真实验验证和实验结果分析 86
7.3.1 仿真实验验证 87
7.3.2 实验结果分析 88
7.4 本章小结 89
第8章 基于机会网络的协作学习社区冷启动机制 90
8.1 机会网络冷启动的相关研究 90
8.2 冷启动阶段的定义和初始社区的确定 91
8.3 节点的传输策略 93
8.3.1 冷启动阶段节点的传输策略 93
8.3.2 社区运行阶段节点的传输策略 96
8.4 仿真及结果分析 99
8.5 本章小结 104
第9章 基于机会网络的协作学习社区资源**机制 105
9.1 节点影响力模型 105
9.2 社交亲密度 107
9.3 仿真及结果分析 109
9.4 本章小结 110
第10章 总结与展望 111
参考文献 113
试读
第1章 绪论
1.1 研究背景与应用前景
机会网络的出现和发展伴随着网络技术、计算机技术和移动计算技术的进步与演化。移动自组织网络和延迟容忍网络为机会网络发展提供了重要支撑,是未来全面实现普适计算的重要形式,对信息时代的生产生活方式革新具有重要意义。
1.1.1 移动自组织网络
信息时代,人们的沟通方式与信息获取渠道正在发生重要变化,日益成熟的互联网、物联网、移动计算等新兴技术使人们对无线通信技术的快速发展与不断革新有迫切需求[1]。目前主流的无线通信往往需要有固定基础设施的支持才能实现,如遍布各处的移动通信基站、各类无线局域网接入点等[2]。当这些支持无线通信的基础设施因灾害或技术原因发生故障,或者用户基于通信代价的考虑而放弃使用有偿通信,或者在应急状况下,实现移动节点与附近节点之间的互联互通,就需要无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET)技术的支持[3]。无线移动自组织网络结构如图1-1所示。
图1-1 无线移动自组织网络结构
随着手机、笔记本电脑、平板电脑、智能电话手表、车载电脑等无线多媒体移动通信终端的发展与普及,无线移动自组织网络能够发挥越来越重要的作用,已经成为研究热点[4]。
无线移动自组织网络针对自组织网络中移动节点的组网与传输开展研究。MANET是一种特殊的新型无线移动自组织网络,基于自组织网络,强调节点的移动特性,满足了移动终端的自组网需求,它将移动通信和计算机网络技术结合在一起,实现网络的快速部署[5]。移动自组织网络是由具备移动路由功能的主机通过无线连接而成的多跳临时自治系统。移动主机能自由运动,并按照距离变化实现附近节点的自动组网,进而通过数据的分组转发实现节点通信[6]。
对于节点稀疏状况或者节点频繁移动易造成网络连接频繁中断的情形,网络仍需要不断地自组织建立端到端的通信链路之后才完成传输,动态多变的网络拓扑结构使得可靠的网络链路难以有效成型,这成为移动自组织网络的固有局限性[7]。
延迟/中断容忍网络(delay/disrupt tolerant network,DTN)源于星际通信网络,*初是延迟容忍网络研究组(Delay Tolerant Network Research Group,DTNRG)为星际网络(inter-planetary network,IPN)通信提出来的网络形态,现泛指在移动节点组网过程中,难以建立源节点到目的节点端到端的路径的无线网络。DTN体系以束层所使用的束协议(bundle protocol,BP)为主要协议,用数据单元“束”(bundle)进行信息传输,是一种以存储-携带-转发的方式进行通信的网络体系[8]。
1.1.2 机会传输意义
MANET和DTN面对的都是移动通信节点之间的组网与数据传输问题,但二者的侧重点不同,前者主要体现在拓扑结构的不断演变和节点相遇的不可预测性;后者主要体现在节点间周期性、规律性的连通与断开,是一种可以预测连接的组网与数据传输方式[9]。
机会网络转变了对节点移动造成网络连接中断的消极判断,转而认为是节点移动带来了建立延时连接传输消息的机会。机会网络不要求网络全连通,可通过中继节点的转发来实现消息传输。移动自组织网络、延迟容忍网络和机会网络之间的关系如图1-2所示。
图1-2 三种网络体系结构关系
机会网络节点作为主机终端,可以运行各种面向用户的应用程序;作为路由器,可使节点具备路由和分组转发功能。机会网络节点能够适应网络结构的动态变化,快速检测其他节点的存在和探测其他节点的通信能力,实现快速自动组网,体现了分布式特征。
1.1.3 机会网络特点
机会网络节点的地位是平等的,网络结构是非层次的、平面化的。机会网络节点除具备基本的通信能力外,还具备一定的存储能力、计算能力和一定能量储备。
机会网络消息传输示意图如图1-3所示,S代表源节点,D代表目标节点。当前未能连接或者不在同一个社区中的节点,可以通过节点的移动和社区的演化来实现数据的延时传输,对每次通信机会的充分利用是实现机会通信的关键。
图1-3 机会网络消息传输示意图
和一般的网络形态不同,机会网络采用延迟转发的方法应对网络节点连通性弱的困境,具备自发现(self-discovering)、自动配置(self-configuring)、自组织(self-organizing)、自愈(self-healing)等优良的网络特征[10],下文对其总结介绍。
1)自动组网
在机会网络中不存在主导节点,所有节点都具有同等的地位,也不需要人工进行调整或预先建立固定设备。每个节点均可以通过算法和分层网络协议来协调其行为。由于网络中没有主导节点,因此任意节点都可以在不影响整个网络运行的情况下随时退出网络。此外,网络可以根据特定的时间和位置由节点进行自组织创建以实现移动节点间的数据交换。由于网络存在自主分布、节点及数据冗余和无单点故障等特征,因此机会网