基于校园机会网络的协作小组缓存调度策略

doi:10.12263/DZXB.20210420

电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (12): 2399-2406.DOI: 10.12263/DZXB.20210420

基于校园机会网络的协作小组缓存调度策略

崔苑茹¹^,⁴, 李鹏¹^,²^,³^,⁴, 刘宏¹^,⁴, 王小明¹^,²^,³^,⁴, 吴晓军¹^,²^,³^,⁴

^1.陕西师范大学计算机科学学院, 陕西西安 710119
^2.民歌智能计算与服务技术文化和旅游部重点实验室, 陕西西安 710062
^3.现代教学技术教育部重点实验室, 陕西西安 710062
^4.陕西省教学信息技术工程实验室, 陕西西安 710119

收稿日期:2021-03-31 修回日期:2021-06-03 出版日期:2021-12-25
- 作者简介:
- 崔苑茹　1996年生于陕西西安，陕西师范大学计算机科学学院硕士研究生.主要研究方向为机会网络、移动计算等.E-mail:cui_yuanru@snnu.edu.cn
  李鹏（通信作者）男，1981年生于陕西扶风，博士，副教授.主要研究方向为物联网、机会网络、移动计算、多媒体信息处理等.E-mail:lipeng@snnu.edu.cn
  刘宏男，1996年生于陕西富平，陕西师范大学计算机科学学院硕士研究生毕业生.主要研究方向为物联网、机会网络、移动计算、多媒体信息处理等.E-mail:liuhong@snnu.edu.cn
  王小明男，1964年生于甘肃天水，博士，教授，博士生导师.主要研究方向为无线传感器网络、移动自组织网络、社会计算与社会网络等.E-mail:wangxm@snnu.edu.cn
  吴晓军男，1970年生于陕西凤翔，博士，教授，博士生导师.主要研究方向为机器学习，大数据处理，传感器网络以及复杂系统理论与应用等.E-mail:xjwu@snnu.edu.cn
- 基金资助:
- 国家自然科学基金 (61877037); 陕西省重点研发计划项目 (2020GY-221); 陕西省自然科学基础研究计划项目 (2020JM-303); 西安市科技计划项目 (2019216914GXRC005CG006-GXYD5.1); 中央高校基本科研业务费专项资金项目 (No.GK201903090 (GK201801004); 教育部陕西师范大学基础教育课程研究中心项目 (2019-JCJY009); 教育部高等教育司新工科研究与实践项目 (E-RGZN20201045)

Cache Scheduling Strategy for Collaborative Group Based on Campus Opportunistic Network

CUI Yuan-ru¹^,⁴, LI Peng¹^,²^,³^,⁴, LIU Hong¹^,⁴, WANG Xiao-ming¹^,²^,³^,⁴, WU Xiao-jun¹^,²^,³^,⁴

^1.School of Computer Science, Shaanxi Normal University, Xi’an, Shaanxi 710119, China
^2.Key Laboratory of Folk Song Intelligent Computing and Service Technology, Ministry of Culture and Tourism, Xi’an, Shaanxi 710062, China
^3.Key Laboratory of Modern Teaching Technology, Ministry of Education, Xi’an, Shaanxi 710062, China
^4.Engineering Laboratory of Teaching Information Technology of Shaanxi Province, Xi’an, Shaanxi 710119, China

Received:2021-03-31 Revised:2021-06-03 Online:2021-12-25 Published:2021-12-25
- Supported by:
- National Natural Science Foundation of China (61877037); Key Research and Development Program of Shaanxi Province (2020GY-221); Supported by the Natural Science Basis Research Plan in Shaanxi Province of China (2020JM-303); Xi'an Science and Technology Program (2019216914GXRC005CG006-GXYD5.1); Fundamental Research Funds for the Central Universities (GK201801004); the Ministry of Education Center for Basic Education Curriculum Studies at Shaanxi Normal University (2019-JCJY009); New Engineering Research and Practice Project of Higher Education Department of Ministry of Education of China (E-RGZN20201045)

摘要/Abstract

摘要：

缓存管理已经成为机会网络的研究热点，目前大多数缓存管理方法都集中在单节点，本文在校园协作学习背景下提出了缓存共享的协作小组资源调度方法.节点活跃度描述了移动节点的缓存空间利用率和节点参与消息转发积极性，消息树描述了消息在网络中的扩散程度.以协作小组为单位建立已送达消息链表，对已成功投递消息所占缓存空间及时进行释放.该方法能有效提升节点空间利用率和消息投递率并且降低了消息的投递延迟.实验结果表明，与已有算法相比，消息投递成功率平均提高了10.53%，为小组缓存的共享利用与资源的高效调度提供方法.

关键词: 协作学习, 机会网络, 缓存调度, 消息树, 积极度

Abstract:

Cache management has become a research hotspot in opportunistic networks. At present, most cache management methods are concentrated on single node. In this paper, we propose a cache sharing resource scheduling method for collaborative groups under the background of campus collaborative learning. Node activity describes the cache space utilization of mobile nodes and the enthusiasm of nodes to participate in message forwarding. Message tree describes the degree of message diffusion in the network. A linked list of delivered messages is established based on the collaboration group, and the cache space occupied by the successfully delivered messages is released in time. This method can effectively improve the node space utilization and message delivery rate, and reduce the message delivery delay. The experimental results show that, compared with the existing algorithms, the success rate of message delivery is increased by 10.53% on average, which provides a method for the sharing and utilization of group cache and the efficient scheduling of resources.

Key words: collaborative learning, opportunistic network, cache scheduling, message tree, activity

中图分类号:

TC 393

崔苑茹, 李鹏, 刘宏, 王小明, 吴晓军. 基于校园机会网络的协作小组缓存调度策略[J]. 电子学报, 2021, 49(12): 2399-2406.

CUI Yuan-ru, LI Peng, LIU Hong, WANG Xiao-ming, WU Xiao-jun. Cache Scheduling Strategy for Collaborative Group Based on Campus Opportunistic Network[J]. Acta Electronica Sinica, 2021, 49(12): 2399-2406.

图/表 12

图1 消息产生

图2 消息扩散树相遇

图3 更新消息扩散树

图4 p1节点的已送达消息链表

图5 算法流程图

表1 仿真参数设置

参数名称	参数值
数据集	haggle6-infocom6
仿真时长/s	100000
消息大小/KB	500~5000
仿真区域/m²	4500*3400
等待时长/s	0~120
节点个数/个	98
节点分组数/个	5
节点移动速度/（m/s）	1~10

图6 不同缓存空间下的消息投递率

图7 不同缓存空间下的网络负载量

图8 不同缓存空间下的平均延迟投递时间

图9 不同缓存空间下的节点剩余能量

图10 不同传输速率下的消息投递成功率

图11 不同传输速率下的平均投递延迟时间

参考文献 11

1	马学彬, 郑田玉, 李明珠. 机会网络中自私行为影响的分析与调节[J]. 电子学报, 2019, 47(4): 71 - 81.
	MaX B, ZhengT Y, LiM Z. Analysis and regulation of effects of selfishness on opportunistic network[J]. Acta Electronica Sinica, 2019, 47(4): 71 - 81.(in Chinese)
2	李鹏, 王小明, 张立臣, 等.机会网络视频数据的分块渐进传输新方法[J].电子学报, 2018, 46(9): 2165 - 2172.
	LiP, WangX M, ZhangL C, et al. A novel method of video data fragmentary and progressive transmission in opportunistic network[J]. Acta Electronica Sinica,2018, 46(9): 2165 - 2172. (in Chinese)
3	陈志刚,殷滨安,吴嘉.基于消息重要性的机会网络能量均衡路由算法[J].通信学报, 2018, 39(12): 91 - 101.
	ChenZ G, YinB A, WuJ. Energy balanced routing algorithm for opportunistic network based on message importance[J]. Journal on Communications, 2018,39(12):91 - 101. (in Chinese)
4	马学彬,白婧,郑田玉.机会网络中基于有权社团结构图的路由协议研究[J].电子学报, 2016, 44(10): 2449 - 2458.
	MaX B, BaiJ, ZhengT Y. A routing algorithm based on weighted community detection for opportunistic networks[J]. Acta Electronica Sinica,2016,44(10): 2449 - 2458. (in Chinese)
5	刘春蕊,张书奎,贾俊铖,等.机会网络中基于摆渡节点与簇节点相互协作的路由机制[J].电子学报, 2016, 44(11): 2607 - 2617.
	LiuC R, ZhangS K, JiaJ C, et al. Routing mechanism based on the cooperation of the ferry nodes and cluster nodes in opportunistic networks[J]. Acta Electronica Sinica,2016, 44(11): 2607 - 2617. (in Chinese)
6	舒坚,张学佩,刘琳岚,等.基于深度卷积神经网络的多节点间链路预测方法[J].电子学报, 2018, 46(12): 2970 - 2977.
	ShuJ, ZhangX P, LiuL L, et al. Multi-nodes link prediction method based on deep convolution neural networks[J]. Acta Electronica Sinica, 2018, 46(12): 2970 - 2977. (in Chinese)
7	LiuQ, WangY, ZhugeL, et al. A game theoretical distributed approach for opportunistic caching strategy[J]. Wireless Networks, 2019, 25(5): 2817 - 2829.
8	YangP, KangX, ZhangP, et al. Cooperation willingness aware caching mechanism towards opportunistic network[A]. 2018 IEEE International Conference on Communication Systems (ICCS)[C]. Chengdu, China: IEEE, 2018. 473 - 477.
9	GoudarG,BatabyalS. Optimizing bulk transfer size and scheduling for efficient buffer management in mobile opportunistic networks[J]. IEEE Transactions on Mobile Computing, 2021，DOI: 10.1109/TMC.2021.3075993.
10	YuG, ChenZ G, WuJ, et al. Quantitative social relations based on trust routing algorithm in opportunistic social network[J]. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2019, 2019(1)：1 - 18.
11	MundurP, SeligmanM, LeeG. Epidemic routing with immunity in delay tolerant networks[A]. MILCOM 2008 - 2008 IEEE Military Communications Conference[C]. San Diego, CA, USA: IEEE, 2008. 1 - 7.

[1]	马学彬, 郑田玉, 李明珠. 机会网络中自私行为影响的分析与调节[J]. 电子学报, 2019, 47(4): 837-847.
[2]	李鹏, 王小明, 张立臣, 卢俊岭, 朱腾蛟, 张丹. 机会网络视频数据的分块渐进传输新方法[J]. 电子学报, 2018, 46(9): 2165-2172.
[3]	舒坚, 张学佩, 刘琳岚, 杨志勇. 基于深度卷积神经网络的多节点间链路预测方法[J]. 电子学报, 2018, 46(12): 2970-2977.
[4]	马学彬, 王应彪, 高瑞超, 张晓娟. 具有传输成功率保证的概率路由算法的TTL预测模型[J]. 电子学报, 2018, 46(11): 2679-2687.
[5]	申元霞, 曾传华, 王喜凤, 汪小燕. 并行协作骨干粒子群优化算法[J]. 电子学报, 2016, 44(7): 1643-1648.
[6]	刘春蕊, 张书奎, 贾俊铖, 林政宽. 机会网络中基于摆渡节点与簇节点相互协作的路由机制[J]. 电子学报, 2016, 44(11): 2607-2617.
[7]	马学彬, 白婧, 郑田玉. 机会网络中基于有权社团结构图的路由协议研究[J]. 电子学报, 2016, 44(10): 2449-2458.
[8]	牛建伟, 戴彬, 孙利民, 林佳骝, 熊永平. PQBCF:一种基于中间中心度的机会网络P2P查询算法[J]. 电子学报, 2013, 41(9): 1815-1820.
[9]	徐佳;孙力娟;王汝传;刘凤玉. 机会网络中基于种子喷雾的自适应路由协议[J]. 电子学报, 2010, 38(10): 2315-2321.

基于校园机会网络的协作小组缓存调度策略

Cache Scheduling Strategy for Collaborative Group Based on Campus Opportunistic Network

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 12

参考文献 11

相关文章 9

编辑推荐

Metrics