車輛環(huán)境中異構(gòu)社交網(wǎng)絡(luò)的框架設(shè)計與實現(xiàn)

陳立軍，張 屹，陳孝如，楊 微

(廣州軟件學(xué)院 軟件工程系，廣東 廣州 510990)

0 引 言

近年來，人們觀察到，物聯(lián)網(wǎng)等已有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中正在出現(xiàn)社交特征，從而形成了物聯(lián)網(wǎng)社交網(wǎng)絡(luò)[1-2]，移動設(shè)備中的社交特征也被應(yīng)用于車輛社交網(wǎng)絡(luò)(VNS)[3]的定義中。

在虛擬車輛網(wǎng)絡(luò)中，車輛之間通過共享共同感興趣的信息進(jìn)行社交，如交通信息、天氣狀況、道路狀況、收費(fèi)站、空車位和媒體共享等。由于車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會主義性質(zhì)，VSN也由于斷開和非?？斓木W(wǎng)絡(luò)動態(tài)而存在局限性。車輛之間的社會關(guān)系可以形成車輛社區(qū)，并基于物理約束(即傳輸范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)的可用性)實時建立連接。

機(jī)會性網(wǎng)絡(luò)中的連通性漏洞是通過存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制來解決的，當(dāng)且僅當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)可用時，節(jié)點(diǎn)就會轉(zhuǎn)發(fā)消息，然而，這種方法僅在容忍延遲的應(yīng)用程序中有用，在這種應(yīng)用程序中，延遲不是問題，而且可以在較長的延遲后接收消息。對于更快的實時應(yīng)用程序，在接收信息時應(yīng)該有有限的延遲，應(yīng)該考慮其他解決方案。VSN不能保證車輛之間始終可用的連接，因此可能需要通過其他可用的連接來重定向消息。與VSN不同的是，在線社交網(wǎng)絡(luò)(OSN)可以在沒有嚴(yán)重延遲的情況下保持連接，這要?dú)w功于客戶機(jī)-服務(wù)器(CS)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所保證的始終可用的服務(wù)。

該文提出的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)框架中的連接管理技術(shù)(connection management techniques in heterogeneous Network frameworks，CMTHNF)，遵循異構(gòu)無線社交網(wǎng)絡(luò)，即由VSN和OSN組成，可以同時存在，在出現(xiàn)連接漏洞和流量過載的情況下，將消息從一個網(wǎng)絡(luò)重定向到另一個網(wǎng)絡(luò)。這兩種網(wǎng)絡(luò)具有不同的特點(diǎn)，例如不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、性能和安全問題，P2P架構(gòu)是典型的容許延遲VSN，而OSN采用CS架構(gòu)，可以利用VSN和OSN的異構(gòu)特性構(gòu)建一個重疊平臺，在斷開連接和服務(wù)中斷的情況下提供切換解決方案，其中VSN與OSN之間的切換發(fā)生在連接漏洞的情況下，反之亦然，流量過載影響服務(wù)器的可用性。

CMTHNF框架允許不同的通信模式，如：VSN內(nèi)部和VSN之間的通信，以及OSN擴(kuò)展到VSN。在CMTHNF框架中，基本上可以區(qū)分出三種類型的節(jié)點(diǎn)：(1)純VSN節(jié)點(diǎn)通過IEEE 802.11p點(diǎn)對點(diǎn)(P2P)模式與其他VSN節(jié)點(diǎn)通信；(2)純OSN節(jié)點(diǎn)通過OSN服務(wù)器通信，通過任何無線接入網(wǎng)絡(luò)，如LTE，通過CS模式；(3)通過上述兩種通信技術(shù)進(jìn)行通信的OSN-VSN節(jié)點(diǎn)，采用P2P和CS模式。在VSN內(nèi)部通信和VSN之間通信時，數(shù)據(jù)通過P2P方式在VSN節(jié)點(diǎn)之間傳播，通過CS方式在OSN鏈路上傳播，分別橋接兩個隔離的VSN。最后，對于OSN-VSN節(jié)點(diǎn)，它們可以根據(jù)連接可用性的狀態(tài)在兩種通信模式(P2P和CS模式)中進(jìn)行選擇。具體來說，如果P2P連接不可用，將使用CS模式，否則，將使用P2P來減少CS模式的延遲。

該文旨在研究如何在CMTHNF框架的支持下管理動態(tài)車輛社交網(wǎng)絡(luò)中的連通性問題，使用從VSN到OSN的切換(即連接切換)，反之亦然，已經(jīng)證明可以維持業(yè)務(wù)并提高網(wǎng)絡(luò)性能。然而，已有研究發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)展的切換不僅不能提高性能，而且會達(dá)到一個上限，不必要的切換會造成延遲和資源浪費(fèi)。利用CMTHNF網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以取得的良好結(jié)果，重點(diǎn)討論切換優(yōu)化問題，以便在達(dá)到最大性能的同時最小化連接切換的數(shù)量。

1 相關(guān)工作

近年來，社交網(wǎng)絡(luò)吸引了許多研究者的興趣，因為社交方面在不同的背景下出現(xiàn)了大量滲透，從知名的OSN[4]到基于眾包的移動網(wǎng)絡(luò)，其中包括移動社交網(wǎng)絡(luò)(MSNs)，如VSN，直到社會物聯(lián)網(wǎng)(social internet of things，SIoT)[5-6]。值得注意的是，社交特征會出現(xiàn)在不同的網(wǎng)絡(luò)場景中，并且可以作為一種提高系統(tǒng)性能的好處加以利用。

從電信的角度看，“社會節(jié)點(diǎn)”在通信網(wǎng)絡(luò)中具有獨(dú)特的特征和主導(dǎo)作用，據(jù)觀察，集線器節(jié)點(diǎn)[7]，即以社會指標(biāo)(如中間性和中心性)表示的具有高度社會性的節(jié)點(diǎn)，可能會影響和增強(qiáng)無線通信。具有延遲容忍網(wǎng)絡(luò)DTN(delay tolerant networks)特性的微球網(wǎng)絡(luò)(MSN)受到了特別的關(guān)注。由于無線網(wǎng)絡(luò)中無線節(jié)點(diǎn)的動態(tài)特性，檢測社交節(jié)點(diǎn)和研究減少連接漏洞的方法非常重要。在文獻(xiàn)[8]中，Gramaglia等人強(qiáng)調(diào)了考慮上下文信息、用戶行為和可用資源對提高單分散微球數(shù)據(jù)質(zhì)量和效率的重要性。在文獻(xiàn)[1]中，Akabane等人采用了車載社會網(wǎng)絡(luò)分析(SNA)的概念來改善網(wǎng)絡(luò)性能，通過對SNA的依賴，作者得出了以協(xié)作方式進(jìn)行備選路線規(guī)劃的方法。在文獻(xiàn)[9]中，Ning等人指出人為因素在微球環(huán)境中起著基礎(chǔ)性作用，為了提高系統(tǒng)的性能，應(yīng)該明確集成人為因素，他們討論了OSN和VSN之間的主要區(qū)別，但仍然保持兩個網(wǎng)絡(luò)的分離。

請注意，盡管在以前的研究中考慮并整合了人類和社會因素的巨大潛力，但據(jù)筆者所知，文獻(xiàn)中還沒有關(guān)于開發(fā)源自O(shè)SN和VSN兩者結(jié)合的文獻(xiàn)。SOLVER框架除外[9]，它利用OSN和VSN的優(yōu)勢來提高異構(gòu)社交網(wǎng)絡(luò)中的通信性能，但是，在實施該框架時，多種共存技術(shù)可能會帶來挑戰(zhàn)，從網(wǎng)絡(luò)的角度來看，垂直切換和數(shù)據(jù)傳播是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中最受關(guān)注的兩個挑戰(zhàn)[10]，當(dāng)連接鏈路從一種無線接入技術(shù)切換到另一種無線接入技術(shù)時，就會發(fā)生垂直切換，然后在不同的接入網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，已經(jīng)為具有不同目標(biāo)的車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計了幾種垂直切換，例如優(yōu)化接入網(wǎng)絡(luò)之間的切換次數(shù)[11]或增強(qiáng)連接性[12]。

最后，關(guān)于數(shù)據(jù)傳播，這成為一個大問題，因為城市中的車載網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可能很大，而網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)密度可能會有很大差異[13]。Benslimane等人[14-15]提出了一種將3G集成到車輛網(wǎng)絡(luò)中的架構(gòu)，并提出了一種集群建立算法。該算法根據(jù)不同的相關(guān)指標(biāo)動態(tài)地對車輛進(jìn)行集群，然后選擇網(wǎng)關(guān)來提供對兩個接入網(wǎng)絡(luò)的訪問，同時減少瓶頸和流量擁塞；文獻(xiàn)[14-15]中介紹了另一項關(guān)于車輛聚類的工作，目的是同時提高通信質(zhì)量和優(yōu)化蜂窩網(wǎng)絡(luò)的使用。 該文通過提出的CMTHNF連接切換算法，考慮了垂直切換和數(shù)據(jù)傳播問題。

2 CMTHNF連接開關(guān)

CMTHNF網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，其中不同的VSN社區(qū)“即時”形成用于車輛之間的消息交換，而OSN社區(qū)始終在用戶之間可用，每個VSN網(wǎng)絡(luò)社區(qū)都可以建模為網(wǎng)絡(luò)圖Gv=(Vv,Ev) ，其中Vv是基數(shù)為N的車輛集合，即Vv=[v1,v2,…,vN]。該文假設(shè)VSN中的每個節(jié)點(diǎn)都有關(guān)于它的鄰居的消息，這些消息在給定的時間間隔內(nèi)不斷更新，該假設(shè)適用于基于移動邊緣計算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中節(jié)點(diǎn)具有計算和更新其本地圖的計算能力，該信息在車輛之間交換，以便每個節(jié)點(diǎn)可以計算連接圖。類似地，假設(shè)OSN社區(qū)被建模為網(wǎng)絡(luò)圖Go=(Vo,Eo)，其中Vo是基數(shù)M的節(jié)點(diǎn)集，即Vo=[n1,n2,…,nM]。

圖1 CMTHNF的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

請注意，根據(jù)CMTHNF框架，OSN社區(qū)的節(jié)點(diǎn)也可以屬于不同的VSN社區(qū)，如圖1所示，具體來說，在OSN節(jié)點(diǎn)中，區(qū)分那些也屬于VSN社區(qū)的節(jié)點(diǎn)，例如展示OSN連接以及VSN的節(jié)點(diǎn)分別在物理上位于VSN社區(qū)1中；VSN社區(qū)的第i個節(jié)點(diǎn)也可以具有OSN連接性，即節(jié)點(diǎn)之間形成社交聯(lián)系，反之亦然，OSN社區(qū)中的每個節(jié)點(diǎn)也可以具有VSN連通性，即它是VSN社區(qū)中的車輛。該文定義了OSN-VSN映射，當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出VSN和OSN連通性時，只要有必要，就能夠在兩個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行切換，另一方面，僅顯示VSN(OSN)連接的節(jié)點(diǎn)只能在其VSN(OSN)社區(qū)內(nèi)進(jìn)行通信。

總而言之，基于CMTHNF架構(gòu)中的每個節(jié)點(diǎn)都可以在VSN和OSN社區(qū)內(nèi)顯示多個網(wǎng)絡(luò)連接接口，可以描述為以下類型的節(jié)點(diǎn)：

(1)純VSN節(jié)點(diǎn)：通過IEEE 802.11p等P2P通信方式與鄰居進(jìn)行通信；

(2)純OSN節(jié)點(diǎn)：根據(jù)LTE等任意無線接入網(wǎng)絡(luò)，與同屬OSN社區(qū)的其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，通過OSN虛擬服務(wù)器進(jìn)行CS通信;

(3)混合OSN-VSN節(jié)點(diǎn)：可以采用上述兩種通信技術(shù)進(jìn)行通信，可以采用P2P方式，也可以采用CS方式。

根據(jù)上述考慮，在這樣一個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場景中，可以將第i個節(jié)點(diǎn)的連通性指數(shù)ci定義為VSN和OSN中計算的節(jié)點(diǎn)度的平均值，如：

(1)

其中，oi為第i個節(jié)點(diǎn)的OSN連通性指數(shù)，當(dāng)?shù)趇個節(jié)點(diǎn)是純VSN節(jié)點(diǎn)時，則為0，表示該節(jié)點(diǎn)只擁有VSN連通性鏈路；同理，δi為第i個節(jié)點(diǎn)的VSN連通性指數(shù)，當(dāng)?shù)趇個節(jié)點(diǎn)為純OSN節(jié)點(diǎn)時，則為0，即該節(jié)點(diǎn)僅擁有OSN連通性鏈路。當(dāng)然，由于VSN和OSN的性質(zhì)不同，其中第一個網(wǎng)絡(luò)假設(shè)的連接是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的機(jī)會主義行為動態(tài)建立的，而后者假設(shè)OSN社區(qū)中所有節(jié)點(diǎn)之間總是可用的連接服務(wù)，由于節(jié)點(diǎn)在VSN中的行為，第i個節(jié)點(diǎn)的連接指數(shù)變化非?？欤?，由于節(jié)點(diǎn)的移動模式和社會行為，第i個節(jié)點(diǎn)可以顯示一個可變的δiVSN連接指數(shù)，因此等式(1)中的表達(dá)式是可變的，每ΔT[s]時間間隔需要更新，節(jié)點(diǎn)連接性鏈路的更新主要是由變量δi引起的，而節(jié)點(diǎn)OSN連接性指數(shù)i的變化非常緩慢，可以假設(shè)隨時間變化為常數(shù)，即：

(2)

第i個節(jié)點(diǎn)的連通指數(shù)ci反映了該節(jié)點(diǎn)的受歡迎程度，即連通指數(shù)高的節(jié)點(diǎn)預(yù)計在VSN中有很多鄰居，與其他節(jié)點(diǎn)相比，對OSN網(wǎng)絡(luò)的連接更穩(wěn)定，然后期望一個連接指數(shù)最高的節(jié)點(diǎn)被選為簇首(CH)，這是通過廣播的一個信號，在比其他節(jié)點(diǎn)等待時間更短的情況下，提名自己為簇首(CH)，指定CH的重要性是由于需要根據(jù)CMTHNF通信模式將消息轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰節(jié)點(diǎn)，即進(jìn)入同一個VSN社區(qū)或OSN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間。

為了不斷更新網(wǎng)絡(luò)圖Gv的狀態(tài)，所有車輛定期交換信息，每個固定時間(ΔT≈30 s)更新節(jié)點(diǎn)連通性。算法1給出了CMTHNF連接切換方法的偽代碼，在VSN社區(qū)中，如圖1所示，源車輛vTx的目的是向車輛vj即p(vTx,vj)發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果節(jié)點(diǎn)vj與vTx處于連通性鏈路中，則報文以V2V方式傳輸，否則，如果無法與vj建立連接，則vTx將報文發(fā)送給VSN團(tuán)體的CH節(jié)點(diǎn)，CH節(jié)點(diǎn)攜帶要發(fā)送給vj的報文p(vTx,vj)。如果存在連接鏈路(CH,vj)，則CH將報文發(fā)送到vj；否則，如果(CH,υj)?Vυ，且節(jié)點(diǎn)vj也是OSN社區(qū)成員，即vj∈Vo，則CH節(jié)點(diǎn)將報文發(fā)送給OSN服務(wù)器，然后將報文從VSN切換到OSN團(tuán)體。最后，如果節(jié)點(diǎn)υj?Vo，將不可能發(fā)送，最終將被丟棄。

算法1：CMTHNF連接開關(guān)。

初始化：Gv=(Vv,Ev) //以Vv和Ev作為節(jié)點(diǎn)和邊的集合的車輛網(wǎng)絡(luò)圖Gv

Go=(Vo,Eo)) //OSN圖分別以Vo和Eo作為節(jié)點(diǎn)和邊的集合

vTx∈Vv//將數(shù)據(jù)包p(vTx,vj)傳輸?shù)絭j

procedure VSNconnectivity(vTx,vj)

while (vTx,vj)∈Evdo //節(jié)點(diǎn)vTx和vj處于連接鏈路中

vTxtransmits tovj

if (vTx,vj)?Evthen

vTxtransmitsp(vTx,vj) to CH

procedure VSNconnectivity(CH,vj)

while (CH,vj)∈Evdo

CH transmits tovj

ifvj∈Vothen

CH transmitsp(vTx,vj) to OSN server

else Dropp(vTx,vj)

end if

end while

end procedure

end if

end while

end procedure

(3)

Prout|VSN=Prmess<χ

(4)

等式(4)取決于所采用的特定概率消息轉(zhuǎn)發(fā)方法，即Prmess，另一方面，在OSN的情況下，中斷概率表示為虛擬服務(wù)器所經(jīng)歷的流量負(fù)載λ高于給定閾值Λ的概率，即：

Prout|VSN=Pr[λ-Λ]

(5)

3 性能評估

在本節(jié)中，給出CMTHN連接切換技術(shù)的性能評估結(jié)果，旨在減少NH的切換數(shù)量，同時保證QoS和中斷需求。實驗是在NS3環(huán)境(網(wǎng)絡(luò)仿真軟件)下進(jìn)行，在三種不同的通信模式下獲得了仿真結(jié)果，這三種模式分別是：(1)用傳輸數(shù)據(jù)包的最小延遲；(2)數(shù)據(jù)包發(fā)送率PDR；(3)成功發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率。具體來說，假設(shè)在VSN社區(qū)中，由于VSN的DTN特性，消息在P2P模式下通過端到端連接進(jìn)行傳輸；而在OSN社區(qū)，由于其集中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，消息傳統(tǒng)上采用CS模式傳輸，因此，在VSN和OSN網(wǎng)絡(luò)之間執(zhí)行切換時，采用了混合通信模式。

設(shè)n1為VSN社區(qū)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，n2為OSN社區(qū)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，該文將n3(n3

表1 模擬中使用的主要參數(shù)

假設(shè)每100毫秒周期性地交換100字節(jié)的消息，其中包含每輛車的基本信息，如節(jié)點(diǎn)ID、速度、位置等，節(jié)點(diǎn)根據(jù)1秒內(nèi)從鄰居接收到的消息的數(shù)量定義其VSN連接的瞬時吞吐量，更詳細(xì)地說，當(dāng)從鄰居發(fā)送的100字節(jié)消息在1秒內(nèi)達(dá)到10個時，每個連接的最大吞吐量達(dá)到大約8 Mbps。

利用圖1中的框架描述，該文考慮了兩種不同的場景，這取決于無線節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)，即：

(1)場景1：根據(jù)節(jié)點(diǎn)條件(n1=0,n2=0,n3>0)，所有節(jié)點(diǎn)都能進(jìn)行OSN與VSN的連接切換；

(2)場景2：OSN社區(qū)中存在節(jié)點(diǎn)，OSN-VSN連接交換中存在節(jié)點(diǎn)，即(n1=0，[n2,n3]>0)。

注意，對于第一個場景，只有混合OSN-VSN節(jié)點(diǎn)，因此在需求最高的情況下將激活連接交換，每個節(jié)點(diǎn)都能切換到合適的通信方式(即從VSN切換到OSN，CS和P2P，反之亦然)。此外，由于OSN社區(qū)的集中化特點(diǎn)，第一種場景中可能會出現(xiàn)服務(wù)器中斷，但不會頻繁發(fā)生，影響不明顯。轉(zhuǎn)發(fā)到OSN服務(wù)器的流量取決于VSN的通信質(zhì)量，因此，只有當(dāng)VSN社區(qū)的連接中斷時，所有流量才會被轉(zhuǎn)發(fā)到OSN上，服務(wù)器可能會宕機(jī)。為此，該文考慮了只有OSN和OSN-VSN混合節(jié)點(diǎn)的第二種模擬場景，即OSN模式下的節(jié)點(diǎn)數(shù)量超過VSN模式下的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，在這種情況下，OSN服務(wù)器的中斷是值得關(guān)注的。

第一種場景僅由能夠切換連接的OSN-VSN混合節(jié)點(diǎn)組成，OSN和VSN通信網(wǎng)絡(luò)的選擇分別取決于服務(wù)OSN和VSN網(wǎng)絡(luò)連接的可用性和質(zhì)量，由于所有節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)起和執(zhí)行切換，因此可以在任意節(jié)點(diǎn)觸發(fā)OSN和VSN之間的切換，因此，可以比較三種工作模式的網(wǎng)絡(luò)性能，即P2P、CS和 CMTHNF模式。

圖2描述了場景1中只有混合OSN-VSN節(jié)點(diǎn)時的結(jié)果。在圖2(a)中，評估了在網(wǎng)絡(luò)場景中發(fā)送數(shù)據(jù)包的最小傳輸延遲，并比較了CMTHNF方法在P2P和CS模式下的性能。通過觀察，與P2P和CS模式相比，CMTHNF在最小延遲方面有改進(jìn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)小于20時，P2P和CMTHNF模式由于采用了直接通信的方式，相對于OSN模式，延遲較低。但是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)增加時，P2P模式的時延在CS和CMTHNF模式下顯著增加，而在其他兩種模式下，時延的增加是逐漸的。這可以解釋為，隨著P2P方式通信的節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，CH節(jié)點(diǎn)的排隊時延變長，介質(zhì)訪問時延也變長；CS模式下，即使所有節(jié)點(diǎn)都通過OSN服務(wù)器連接，30個節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的流量負(fù)載仍然是服務(wù)器可以承受的，即沒有超過服務(wù)器的閾值Λ，稍后將在場景2中考慮服務(wù)器宕機(jī)的情況。

(a)模擬場景中只有混合OSN-VSN節(jié)點(diǎn)時的最小傳輸時延

在圖2(b)中觀察到CMTHNF表現(xiàn)出良好的PDR趨勢，接近CS模式的最高趨勢。在集中式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中采用CS模式，可以最大限度地實現(xiàn)PDR，CMTHNF略有下降，趨勢與CS曲線一致，達(dá)到90%以上，說明CMTHNF支持VSN內(nèi)部通信，增強(qiáng)了車輛網(wǎng)絡(luò)的連通性，另一方面，由于在VSN社區(qū)中缺乏始終可用的連接，在n3=30時，P2P模式的PDR急劇下降到20%。綜上所述，在只有混合OSN-VSN節(jié)點(diǎn)的場景1中，CMTHNF演示了PDR與P2P模式相比的增強(qiáng)，其最小延遲仍然低于CS模式，這滿足了CMTHNF的原始思想的目的，即利用OSN的連接性和VSN的快速傳輸。

在場景2中，所有節(jié)點(diǎn)都可以以O(shè)SN方式通信，沒有VSN節(jié)點(diǎn)可用，n1=0，其中該文假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中僅分布純OSN節(jié)點(diǎn)(n2≥0)和固定數(shù)量的OSN-VSN混合節(jié)點(diǎn)(n3=30)，由于所有節(jié)點(diǎn)都處于OSN連接狀態(tài)，使用OSN通信的需求較高，預(yù)計可能會發(fā)生OSN服務(wù)器宕機(jī)。此外，每個OSN節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生的報文流和OSN節(jié)點(diǎn)的個數(shù)也會影響到OSN服務(wù)器上的流量，每個節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的報文流越密集，OSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量越多，服務(wù)器的負(fù)載越重。

在圖3中，只比較了CMTHNF和CS模式，因為在這個場景中，由于缺少VSN節(jié)點(diǎn)，所以沒有P2P通信模式，考慮每個OSN節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的不同包流，即[0.1,1]流/秒，每流10個包，間隔10 ms。請注意，在CS模式下增加數(shù)據(jù)包流量會影響服務(wù)器，從而導(dǎo)致服務(wù)器中斷(如圖3中標(biāo)記為CS中斷)，然后與沒有中斷的情況相比，性能會變得更差。

在圖3(a)中可以觀察到，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的OSN節(jié)點(diǎn)數(shù)小于20時，CMTHNF表現(xiàn)出比CS模式更低的值，當(dāng)OSN節(jié)點(diǎn)數(shù)增加時，即對于n3>20，OSN服務(wù)器變得過載并且CMTHNF曲線遵循CS趨勢(即沒有觀察到改進(jìn))并且傳輸延遲隨著OSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而增加。由此可見，OSN服務(wù)器的容量對CMTHNF性能有一定的影響，當(dāng)傳入流的數(shù)量足夠大時，這會導(dǎo)致OSN服務(wù)器過載。在圖3(b)中可以觀察到PDR的顯著下降，當(dāng)CS和CMTHNF模式的服務(wù)器中斷，OSN節(jié)點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到10個時，PDR快速下降并隨著純OSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加而減少約18%，相比之下，在沒有服務(wù)器中斷的情況下，CS和CMTHNF的PDR都保持較高。

(a)最小傳輸延遲

4 結(jié)束語

給出了一種異構(gòu)社會網(wǎng)絡(luò)框架CMTHNF的性能評估，該框架能夠互連OSN和VSN社區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，當(dāng)性能下降，如QoS等級降低，超過中斷概率時，VSN和OSN之間會發(fā)生連接切換，反之亦然。最后提出了一種減少連接開關(guān)數(shù)量的優(yōu)化方法，在OSN和VSN社區(qū)組成的異構(gòu)場景中對CMTHNF框架進(jìn)行了評估，結(jié)果表明，該算法在傳輸時延最小、PDR最小、OSN服務(wù)器宕機(jī)等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的CS模式和P2P模式。