基于节点移动特性的移动P2P网络分簇算法.pdf

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1、第36卷第1期东北电力大学学报V0l_36．No．12016年2月JournalOfNortheastDianiiUniversityFeb．，2016文章编号i1005—2992(2016)01一oo87—04基于节点移动特性的移动P2P网络分簇算法宋人杰，邹振婉，周欣欣(东北电力大学信息工程学院，吉林吉林132012)摘要：为了提高移动P2P网络的覆盖层拓扑稳定性，提出一种基于节点移动特性的移动P2P网络分簇算法。该算法通过对移动P2P网络的覆盖层拓扑变化与节点移动特性的关系的研究，将具有相同运动特性且物理位置临近的节点聚集成簇，并选取性能较好的节点作为簇首，使得簇内节点能够最大程度的

2、保持覆盖层拓扑结构的稳定性。最后通过实验验证了该算法的有效性。关键词：移动P2P网络；分簇算法；运动特性；拓扑变化中图分类号：TP393文献标识码iA作为一种新兴的移动数据共享方式，移动P2P网络以其具有无中心、自组织等特性，在军事战场、抢险救灾以及用户信息共享等领域有着重要的实用价值和广阔的应用前景lI卫J。然而，由节点的移动性造成的覆盖层拓扑频繁变化问题3J，不仅减低了覆盖层的数据传输速率，同时会产生大量的冗余信息，对底层物理网络造成巨大的带宽压力，降低网络的整体工作性能。能够感知网络拓扑的分簇方法虽然可以解决覆盖层拓扑的频繁变化问题，但网络开销较大且缺乏对节点的移动特性的考量。通过对

3、节点移动特性的研究发现，在实际应用环境中，移动节点的行为通常不是随机的，节点间的关系和覆盖层拓扑变化与现实社会有联系，呈现分组活动特性。因此，本文从节点移动特性出发，充分利用这种潜在关系，提出一种基于节点移动特性的移动P2P网络分簇算法，从而解决网络拓扑的频繁变化问题，减少拓扑维护费用、提高系统稳定程度，对提高移动P2P网络服务质量具有重要意义。1基于节点移动特性的分簇算法研究发现在实际的环境中，比如参观者在参观博物馆时，每个参观者都根据自身的不同兴趣以不同的速度循着不同的路线行进。因为参观者之间有相同兴趣和爱好，参观者在走动中常常会表现出分组特征，如图1、图2所示。所以，本文提出的分簇算

4、法的核心思想是：根据节点移动特性，将具有相同移动特性且物理位置临近的节点聚集成簇，使得簇内节点由于具有相同运动特性，从而能够最大程度的保证分簇的稳定程度。收稿日期：2015—12-18作者简介：宋人杰(1963一)，女，吉林省吉林市人，东北电力大学信息工程学院教授，硕士，硕士生导师，主要研究方向：计算机在电力系统中的应用．88东北电力大学学报第36卷▲t▲★★★‘▲膏★、★▲‘-^●．★tt‘★▲T．t▲▲'，^t▲★-●▲_★I●·▲I▲▲育霄★●■青▲·T^，▲★_★_★^●一一。·▲．·：-一’．’-·_昌l。．．●_●_●-_一●‘：，：．__一一··_．·一···_·．一：··-

5、·●●●●50loo15O20005O1o0l5O2(】(】x／lnx／m图1参观者初始位置图2一段时间后参观者的位置1．1相关定义定义1：无向图G(V，E)表示移动P2P网络的覆盖层拓扑关系，表示移动节点集合，E表示边集合。定义2：如果节点／／,和之间有如下关系边(，)∈E，那么节点u和互为相邻节点。定义3：如果目r移动P2P网络中的任意两个相邻节点u和的距离【l／／,'／3ff的平均值f{“lf

6、朋友节点。定义4将相邻节点间的朋友节点关系扩展到了不相邻的节点之间，节点u与的距离、平均值以及标准方差的计算方法如下：(1)由于相邻节点间会周期性地进行HELLO消息交互，因此节点可以依据从节点处所获取的HELLO消息信号的强弱得到节点u与的距离ll。Gr*GR／Pr*-l=，(1)，＼／P其中，“【1表示节点u和节点之间的距离，P表示接收的功率大小，P表示传输的功率大小，G，表示发送方天线功率的增益，G表示接收方天线功率的增益，A表示波长。(2)假设节点u与其相邻节点之间进行了凡次距离测量，这n次距离测量值分别为llI’lI／ZUl2'⋯，fl／,Vlfn，则这次测量结果的平均值“l的计

7、算方法如下：l1=1E(2)(3)标准方差的计算方法：6=√耋(一]『_)(3)1．2簇首节点的选取在移动P2P网络的维护和查询过程中需要簇首不仅有较强的计算能力，能够及时响应并处理查询请求，而且需要簇首拥有充足的存储空间以便于容纳更多的节点信息。因此这里选择节点的CPU处理速率、存储容量以及有效带宽作为衡量节点性能的重要因子。节点性能Ability的计算方法如下：Ability[“]=×B[M]+×C[M]+×S[“]