MANET下服务发现系统的实现、建模和优化

随着移动自组织网络（MANET）的日益普及，这种网络环境下的应用需求越来越多，服务发现系统是支撑这些应用的基础服务之一，它帮助用户在移动环境中发布、管理、发现和使用种类繁多的服务。 学术界和工业界对MANET下服务发现已经进行了很多探索和研究，但是已有研究多是构造有目录服务器的发现系统，它需要网络中存在能力比较强且稳定的节点充当目录服务器，这种模式并不适用于所有场景。到目前为止，无目录服务器的服务发现系统的构造相对较少且技术尚不成熟，存在较多问题需要解决。另外，针对不同的服务发现系统还没有一种普遍可行的系统建模和性能分析的方法。 本文针对MANET环境下不同的应用场景，改进了有目录服务器的发现系统SCN4M（Service CatalogNet for MANET），设计和实现了无目录服务器的发现系统SCN4M-DL（Service CatalogNet for MANET-DirectoryLess）。论文在SCN4M中引入了多种服务匹配策略包括近似匹配算法、基于正则表达式的匹配算法，同时提出了基于系统负载的自适应匹配策略调整机制，即通过引入请求队列队长作为控制变量，决定变换匹配策略的时机，以此加快或降低匹配处理速度。在SCN4M-DL中采用跨层设计思想，提出了面向区域的混合式地理位置路由算法，分阶段地使用贪心路由、面路由和面向服务发现的环形路由；并在此基础之上，实现了基于地理位置信息的服务注册、管理和发现。在两个系统中都使用了排队论对系统中的单个节点进行建模和优化。在SCN4M中通过扩展的有多服务速率的M/M+/1模型，得出了系统吞吐量、系统等待队长、系统平均调整次数的表达式，实际系统的运行结果验证了模型的适用性，论文依据模型给出了SCN4M在评价指标QoS指导下的优化的运行方案设计。在SCN4M-DL中，通过应用改进的串联排队论模型，将本地的发现过程分成了二个独立的阶段，然后，将SCN4M中的M/M+/1模型成功应用于第二阶段，论文也给出了SCN4M-DL的优化方案。

MANET下自适应服务发现系统的设计与实现

MANET（Mobile Ad Hoc Network）环境中设备的多样性、无线网络和用户 的移动性及动态性，需要服务发现系统具有自适应能力，才能为用户提供可用的 服务，提高用户对系统的满意程度。本文在地理路由基础上，设计和实现了 MANET 下自适应服务发现系统 SCN4M-H（Service CatlogNet For MANET – Hybrid），SCN4M-H 致力于解决如何在低开销条件下发现可用服务以及全面支持 节点的移动性和动态性。同时，针对动态的网络环境，提供了动态体系结构的支 持机制，以及面向位置的服务发现。 为了应对网络中存在大量频繁移动的节点状况，SCN4M-H 采用了基于环的 服务发现机制。服务以及对应的服务描述，首先会被映射到一个具体的地理位置， 之后此服务和服务描述将被注册到此位置上的节点，或者相应圆环内的节点集合 上。随后，服务发现请求也按类似方式映射到一个地理位置，并被转发到此地理 位置或附近的节点上执行服务查找。这种方式可以避免基于无目录的服务发现系 统通常由于采用请求的泛洪转发而导致的冗余消息传输问题。SCN4M-H 也考虑 了 MANET 环境下节点的移动、节点的动态加入/离开、以及主动服务注册/服务 注销情况下的服务的可用性问题。在 SCN4M-H 中，服务是绑定到一个确定的地 理位置，所以，保证服务的可用性问题转变为确保在服务所对应的物理位置或者 临近位置找到此服务的问题。SCN4M-H 采用可配置的服务刷新策略来达到及时 发现当前可用服务的目的。采用基于圆环的服务注册和发现机制，消除基于周界 机制所带来的高开销，同时也保证了良好的发现成功率。同时，鉴于动态网络环 境中往往存在着相对稳定且资源丰富的节点，本文提出了基于志愿者节点的服务 发现机制，使得志愿者在一定地理范围内承担起临时目录服务器的作用。而且， 给出了相应的服务备份和模式转换机制，保证当志愿者节点离开系统后，原先注 册的服务依然可用。本文还为用户提供了面向位置的服务发现，采用了基于最小 代价树的地理路由协议，以满足用户对特定范围内服务的发现需求。 为了对 SCN4M-H 进行全面评估，本文进行了大量的实验，实验结论显示， SCN4M-H 能在低开销内让用户获得满意的可用服务发现成功率，当系统存在志 愿者节点的情况下，系统能以更少的系统开销获得更好的服务发现成功率，同时 能以良好的性能和可接受的开销提供面向位置的服务发现功能。

MANET中TCP Vegas拥塞控制的端到端改进方法

TCP Vegas通过往返时间的最小值baseRTT来进行拥塞控制,因此获取准确baseRTT的值至关重要.在MANET中,不断变化的网络拓扑会导致baseRTT的测量出现严重偏差,从而降低了吞吐量,而TCP Vegas在拥塞避免阶段发生路由变化但没有引起丢包或失序现象时,已有的端到端启发式方案很难进行识别.采用回落探测方法识别路由变化,进而调节往返时间的最小值以改善TCP Vegas拥塞控制算法在MANET中的性能.

服务发现机制的设计与实现

随着网络的普及和各类设备的智能化、移动化，普遍互联和动态移动构成了当前计算环境的主要特征。服务发现协议帮助用户在各类分布式环境下找到所需的服务，即，存在于网络中，可以被发布、发现和使用的任何软件或硬件资源。服务发现是网络分布式环境下进行信息共享、数据集成、流程协作的前提，更是普适计算环境的基础设施。 学术界和工业界在服务发现方面已经进行了不少的探索和研究，但是目前Internet/Intranet、MANET的规模越来越大，网络中的服务种类与数量剧增，适用于上述网络环境的服务发现系统应该具备高效、准确、低通信量和规模可伸缩的特性，另外，由于网络的动态性，系统需要具有一定的容错能力。针对于上述网络环境的服务发现研究相对较少且不成熟，还存在较多问题需要解决。 本文以服务描述模型SDMDHD为基础，针对于稠密部署的大规模MANET环境，设计了相应的服务发现机制，并在SCN4M（Service CatalogNet for MANET）系统中实现了该发现机制；针对于服务种类丰富、数量很大的大规模Internet/Intranet环境，设计了相应的服务发现机制，并将该机制实现在SCN4I（Service CatalogNet for Internet/Intranet）系统中。两个系统均对服务信息进行了摘要，并以服务信息的摘要为基础构建了分布式后缀树索引机制，它确保了高效、准确、低通信量的服务发现过程，从而使得系统具备规模可伸缩性。以索引机制为基础，两个系统提供了基于协作的选播/多播服务发现策略。针对网络动态性，两个系统均采用分布式信息冗余存储策略，一定程度上解决了节点失效引发的信息丢失问题。另外，SCN4M实现了基于内容寻址的应用层路由方案，SCN4I实现了虚拟环状空间中基于内容的消息转发机制，为解决节点动态加入和离开问题奠定了基础。

移动自组网中基于AODV的节能路由协议研究

作为一种无需预设设备支持的无线移动网络，移动自组网的研究越来越多地得到人们的关注，特别是对网络性能有重要影响的路由协议的研究。由于移动自组网中的节点采用电池一类的可耗尽能源来提供电源，而且每个节点既是主机又是路由器，很容易因某个节点能量耗完而导致网络分裂。同时由于移动自组网中的节点可以任意的运动，导致网络中传输路径的频繁断裂，大量的重路由操作降低了网络的运行性能。本文在AODV路由算法的基础上，综合考虑节点的运动特性和能量受限特性，提出了三种新的节能路由策略。本文首先总结了目前移动自组网中网络层的一些节能路由协议，并比较分析了它们的优缺点。接着本文在AODV路由算法的基础上，综合考虑节点剩余电池能量和跳数，提出了一种新的节能路由策略。仿真结果显示该策略改善了网络性能，延长了网络的生存时间。然后本文基于按需路由协议AODV，通过预测链路保持连接的时间和节点的生存时间，提出了一种在路由发现和路由维护两个阶段都带移动预测的路由策略。并通过模拟结果说明了该策略能有效的提高数据传送率，减少链路断裂个数。最后针对第二种改进中的不足之处，本文对其进行了进一步的改进与优化，设计了一种基于路径稳定度预测的AODV路由协议。该协议首先基于链路保持连接时间的预测，然后通过路径稳定度的预测，选择一条在t0时刻存在并可保持至t0+ 时刻的最稳定路径进行数据传输。我们也通过模拟结果论证了该算法的有效性。