本發(fā)明屬于數(shù)能一體化通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于稀疏的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施部署，使得城市郊區(qū)以及災(zāi)后地區(qū)等大尺度地區(qū)通常不能被以蜂窩網(wǎng)絡(luò)為代表的通信基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋，造成該地區(qū)內(nèi)用戶與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不穩(wěn)定鏈接。在該場(chǎng)景下，所傳輸?shù)膬?nèi)容通常是一些時(shí)延耐受性內(nèi)容，如天氣信息，地圖信息，交通信息等。這些內(nèi)容具備與生據(jù)來的耐受性特征，這類內(nèi)容的請(qǐng)求者一般會(huì)對(duì)該類內(nèi)容保持較長時(shí)間的興趣。利用其時(shí)延耐受性特征，可以通過移動(dòng)用戶快速移動(dòng)帶來傳輸范圍之內(nèi)的用戶間直接通信進(jìn)行內(nèi)容傳遞，從而可以避免使用基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的傳統(tǒng)通信方式，轉(zhuǎn)移蜂窩基站等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的流量負(fù)載。對(duì)于這樣的場(chǎng)景，一個(gè)合適高效的路由策略就尤為重要。由于大量的基于零信息的路由轉(zhuǎn)發(fā)策略存在信息內(nèi)容副本冗余和能量浪費(fèi)，目前大部分的研究都集中于根據(jù)移動(dòng)用戶行為，對(duì)社會(huì)關(guān)系建模，并基于社會(huì)關(guān)系決定的相遇概率來選擇轉(zhuǎn)發(fā)策略。移動(dòng)用戶之間的信息傳遞，主要由移動(dòng)用戶的可靠的信息傳輸范圍以及用戶之間的聯(lián)系間隔時(shí)間和聯(lián)系時(shí)間決定，同時(shí)聯(lián)系間隔時(shí)間和聯(lián)系時(shí)間同樣會(huì)受到用戶的可靠傳輸范圍的影響。但目前大量的研究對(duì)建模用戶社會(huì)關(guān)系的過程只考慮了聯(lián)系間隔時(shí)間，為了設(shè)計(jì)時(shí)延、能耗、緩存多重最佳路由，新的社會(huì)關(guān)系建模方式需要包括聯(lián)系間隔時(shí)間、聯(lián)系時(shí)間、內(nèi)容傳輸能耗等多維因素。同時(shí)，大量研究對(duì)所有移動(dòng)用戶的傳輸功率以及由此產(chǎn)生的傳輸范圍都是相同的固定值，由于當(dāng)前智能移動(dòng)設(shè)備的電池容量有限，無法支持設(shè)備的長續(xù)航能力，移動(dòng)用戶應(yīng)考慮根據(jù)實(shí)際狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地選擇內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)功率。另外，目前對(duì)于基于能量的路由策略都只是單純地考慮能量狀態(tài)來選擇，對(duì)于引入能量的網(wǎng)絡(luò)，也是考慮收集能量后能量狀態(tài)來選擇，各個(gè)用戶之間的能量傳輸與協(xié)調(diào)運(yùn)用較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用基于時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度選擇內(nèi)容擴(kuò)散方向和能量協(xié)調(diào)，并且移動(dòng)用戶根據(jù)實(shí)際狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地選擇傳輸功率，能夠使內(nèi)容擴(kuò)散更快，同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)整體性能的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

s1、確定一個(gè)基于數(shù)能協(xié)同的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景模型；

s2、求解信息傳輸?shù)墓β剩?/p>

s3、求解能量傳輸?shù)墓β剩?/p>

s4、求解時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

s5、求解能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

s6、制定基于時(shí)間和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議。

進(jìn)一步地，所述步驟s1具體實(shí)現(xiàn)方法為：在一個(gè)方形的l×l有界區(qū)域內(nèi)，分布著較為稀疏的n個(gè)移動(dòng)用戶(mobileusers，記為mus)，其中n≥1；設(shè)移動(dòng)用戶的電池容量均為e，且都配置能量轉(zhuǎn)換電路，即移動(dòng)用戶可以接收對(duì)其傳輸?shù)哪芰啃盘?hào)，并通過能量轉(zhuǎn)換電路將無線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能以供后續(xù)使用，其中能量轉(zhuǎn)換電路門限為α，且假設(shè)能量轉(zhuǎn)換效率為1；

機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中存在兩種傳輸行為：即信息傳輸行為和能量傳輸行為；信息傳輸行為表現(xiàn)為移動(dòng)用戶在信息傳輸能力范圍內(nèi)向其他用戶發(fā)送信息，能量傳輸行為表現(xiàn)為移動(dòng)用戶在能量傳輸能力范圍內(nèi)為其他用戶傳輸無線能量信號(hào)，其他用戶接收此信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電能使用；值得注意的是，基于能量傳輸和信息傳輸接收要求的不同，其兩種行為的可靠傳輸范圍也不同，假設(shè)信息傳輸范圍為rc，能量傳輸范圍為re；用戶a的能量傳輸范圍內(nèi)有用戶b，用戶b和用戶c都在a的信息傳輸范圍內(nèi)，則a和b之間進(jìn)行能量傳輸，a和c之間進(jìn)行信息傳輸。

顯而易見，對(duì)于信息傳輸行為和能量傳輸行為而言，只要在用戶的不同的可靠傳輸范圍之內(nèi)，該行為有可能發(fā)生，但即使所有的可靠傳輸范圍一致，節(jié)點(diǎn)在傳輸范圍內(nèi)所處位置也不同，如果采取固定的發(fā)送功率進(jìn)行信息和能量的傳輸，難免會(huì)造成用戶節(jié)點(diǎn)的能量浪費(fèi)。因此，本發(fā)明在固定各用戶的信息傳輸和能量傳輸?shù)目煽總鬏敺秶A(chǔ)上，基于物理層模型去動(dòng)態(tài)地自適應(yīng)調(diào)節(jié)用戶發(fā)送功率。

進(jìn)一步地，所述步驟s2具體實(shí)現(xiàn)方法為：假設(shè)移動(dòng)用戶mui與移動(dòng)用戶muj相遇，且mui向muj轉(zhuǎn)發(fā)信息，發(fā)送端的信息發(fā)送功率為pt,i，接收端與發(fā)射端之間的距離為ri,j(t)；

發(fā)送信號(hào)經(jīng)過單入單出的無線鏈路到達(dá)接收端之前，會(huì)經(jīng)歷ω(ri,j(t))的路徑損耗，概率密度函數(shù)為fχ(χi,j(t))的隨機(jī)陰影衰落χi,j(t)，以及概率密度函數(shù)為fh(hi,j(t))的隨機(jī)多徑衰落hi,j(t)；其中，陰影衰落χi,j(t)、多徑衰落hi,j(t)和距離ri,j(t)都是不相關(guān)的，且在一個(gè)聯(lián)系時(shí)間內(nèi)保持不變，但各個(gè)聯(lián)系時(shí)間之間不同；同時(shí)，到達(dá)接收端的接收信號(hào)，還會(huì)受到功率為的噪聲干擾；

假設(shè)在傳輸范圍內(nèi)通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率使每次轉(zhuǎn)發(fā)行為都是成功可靠的，且對(duì)于所有用戶，其接收信噪比大于門限值γ，那么接收信號(hào)所包含的信息可以成功恢復(fù)，即完成一次可靠傳輸；則信息發(fā)送端的發(fā)送功率需要滿足：

為了節(jié)省能量，信息以最小功率發(fā)送，因此，信息傳輸功率表示為：

進(jìn)一步地，所述步驟s3具體實(shí)現(xiàn)方法為：采用與數(shù)據(jù)傳輸相同的物理層參數(shù)來描述能量傳輸行為的物理模型；不同的是，基于兩種傳輸行為的不同，其規(guī)定的可靠傳輸距離有很大差距。

假設(shè)能量發(fā)送端的信號(hào)發(fā)送功率為prt,i，接收端與發(fā)射端之間的距離為tri,j(t)；同時(shí)，到達(dá)接收端的接收信號(hào)，會(huì)受到功率為的噪聲干擾；基于能量信號(hào)不在乎信號(hào)來源，此噪聲干擾可作為有用信號(hào)接收；假設(shè)在能量傳輸范圍內(nèi)都可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率使每次能量傳輸行為都是成功可靠的，即對(duì)于所有用戶，其每次接收信號(hào)的功率大于電路門限α，那么接收信號(hào)就能夠通過接收電路將無線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能收集起來，完成一次能量信號(hào)可靠傳輸；則能量發(fā)送端的發(fā)送功率需要滿足：

為了節(jié)省能量信號(hào)的路徑損耗，設(shè)每次能量信號(hào)的接收功率剛好為電路門限α；因此，能量傳輸功率表示為：

在實(shí)際應(yīng)用中，噪聲功率比電路門限小很多，可忽略。

進(jìn)一步地，所述步驟s4具體實(shí)現(xiàn)方法為：通過數(shù)學(xué)建模的方式，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)一對(duì)用戶之間的信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，定量化描述該對(duì)用戶之間的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；基于用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄的社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，通過三種指標(biāo)進(jìn)行量化：聯(lián)系頻率、平均聯(lián)系間隔時(shí)間和平均聯(lián)系時(shí)間；然而，這三種量化方法的單獨(dú)使用并不能準(zhǔn)確的描述基于用戶機(jī)會(huì)信息聯(lián)系記錄的社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

進(jìn)一步考慮信息機(jī)會(huì)聯(lián)系的規(guī)律性，將用戶mui與用戶muj之間的“時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度”用下式表示：

其中t表示觀察期的長度；f(t)＝tnext-t，其中tnext是該對(duì)用戶下一個(gè)信息聯(lián)系開始的時(shí)刻；tinter,x表示用戶mui與用戶muj在觀察期內(nèi)的第x個(gè)聯(lián)系間隔時(shí)間；如果在時(shí)刻t時(shí)，用戶mui與用戶muj處于聯(lián)系階段，那么f(t)＝0。

進(jìn)一步地，所述步驟s5具體實(shí)現(xiàn)方法為：在用戶移動(dòng)過程中，只要用戶之間距離滿足能量傳輸范圍，就能夠傳遞能量；因此，對(duì)于用戶移動(dòng)記錄，不僅存在信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，也存在能量機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄；對(duì)于能量傳輸，為了節(jié)約能量消耗且均衡各用戶的能量，通過用戶移動(dòng)位置和各用戶的電池能量狀態(tài)定義能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來衡量能量傳遞有效性；用戶對(duì)之間的傳輸距離越近，傳輸損耗也就越小，或發(fā)送能量信號(hào)的用戶的電池能量越大，所有用戶之間的電池能量也就更加均衡，這些都表明能量傳輸行為越有效；然而，基于能量傳輸仍存在一定損耗，為了保證能量傳輸?shù)谋匾裕枰O(shè)置接收能量的電池能量閾值eth和發(fā)送能量的電池能量閾值etth；假設(shè)在某個(gè)時(shí)刻，用戶mui共處于k個(gè)用戶的能量傳輸范圍re內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與用戶mui的距離為ri,j(t)，其中j＝1,...,k，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量為ej；那么，當(dāng)用戶mui的能量小于閾值eth，且k個(gè)用戶中存在m個(gè)用戶的能量大于閾值etth時(shí)，進(jìn)行能量傳輸行為；即存在必要的的能量信號(hào)發(fā)送方和能量信號(hào)接收方，才進(jìn)行必要的能量傳輸行為；

因此，基于用戶移動(dòng)位置變化和能量狀態(tài)，在時(shí)刻t，用戶mui與能量傳輸范圍內(nèi)的k個(gè)用戶相遇，且用戶mui的能量小于接收能量的電池能量閾值eth，每個(gè)用戶與mui的距離為ri,j(t)，其中j＝1,...,k，每個(gè)用戶的能量為ej，且k個(gè)用戶中存在m個(gè)用戶的能量大于發(fā)送能量的電池能量閾值etth，1≤m≤k，則用戶mui和任一用戶muj的能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度為：

對(duì)于沒有必要的能量傳輸行為的用戶對(duì)，其能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度為零。

進(jìn)一步地，所述步驟s6具體包括以下分步驟：

s61、確定新的路由策略思路，基于前兩節(jié)定義的能量傳輸行為、數(shù)據(jù)傳輸行為、動(dòng)態(tài)信息傳輸功率、動(dòng)態(tài)能量傳輸功率、時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，可以得出以下策略思路：為了減少傳輸內(nèi)容的能量，采用動(dòng)態(tài)信息發(fā)送功率；為了減少內(nèi)容擴(kuò)散延遲，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò)中副本數(shù)量，節(jié)約用戶的緩存空間，在用戶相遇時(shí)，設(shè)置時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度閾值wth來控制內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)的對(duì)象使得內(nèi)容總是向那些與目的地有更大的信息傳輸相遇機(jī)會(huì)的用戶節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也控制了復(fù)制的內(nèi)容副本數(shù)；為了減少內(nèi)容擴(kuò)散的總體能量消耗，通過減少內(nèi)容延遲，即也可以通過設(shè)置時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度閾值wth來減少總的用戶廣播信息次數(shù)；為了均衡節(jié)點(diǎn)之間的能量，防止節(jié)點(diǎn)過早死亡，提升網(wǎng)絡(luò)整體性能，利用能量傳輸行為和動(dòng)態(tài)能量傳輸功率，設(shè)置接收能量的電池能量閾值eth和發(fā)送能量的電池能量閾值etth和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來進(jìn)行必要且有效的能量傳輸，從而協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的能量；

s62、提出新的基于時(shí)間和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議；

進(jìn)一步地，所述步驟s62包括以下步驟：

s621、用戶移動(dòng)；

s622、根據(jù)長時(shí)間用戶之間相遇歷史記錄，存儲(chǔ)用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄；

s623、根據(jù)用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，計(jì)算出各對(duì)用戶之間的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

s624、用戶移動(dòng)過程中，判斷有內(nèi)容的用戶在信息傳輸范圍內(nèi)是否與其他用戶相遇，若相遇則執(zhí)行s625，否則執(zhí)行s626；

s625、判斷相遇用戶是否沒有內(nèi)容，并且相遇用戶與有內(nèi)容用戶的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)相遇用戶滿足沒有內(nèi)容且與有內(nèi)容用戶的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，有內(nèi)容用戶使用自適應(yīng)信息功率將內(nèi)容發(fā)送給相遇的其他用戶；若目的用戶收到內(nèi)容則結(jié)束內(nèi)容傳輸過程，否則執(zhí)行s626；

s626、判斷用戶的電池能量狀態(tài)是否少于設(shè)定的接收能量電池能量閾值eth，若少于則執(zhí)行s627，否則返回s621；

s627、判斷用戶是否在其他用戶的能量傳輸范圍內(nèi)，若是則執(zhí)行s628，否則返回s621；

s628、判斷用戶之間是否存在必要的能量傳輸行為，即判斷相遇的其他用戶中是否存在電池能量狀態(tài)大于設(shè)定的發(fā)送能量電池能量閾值etth的用戶，若是則計(jì)算滿足必要的能量傳輸行為的各用戶對(duì)之間的能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，選擇最大能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的用戶，并使用動(dòng)態(tài)能量傳輸功率為此用戶傳輸一次能量，結(jié)束能量傳輸過程，并返回s621；否則直接返回s621。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明研究了基于數(shù)能協(xié)同技術(shù)的移動(dòng)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散機(jī)理，引入數(shù)能協(xié)同技術(shù)；采用基于時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度選擇：移動(dòng)用戶基于時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度選擇內(nèi)容擴(kuò)散對(duì)象，同時(shí)根據(jù)實(shí)際狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地選擇內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)功率，并且引入了能量傳輸行為，考慮了能量狀態(tài)并根據(jù)能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來選擇傳輸，使用戶之間更加靈活地進(jìn)行能量利用與管理，能夠使內(nèi)容擴(kuò)散更快，同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)整體性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)延耐受性內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議設(shè)計(jì)方法，由系統(tǒng)模型建立、社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度分析和路由轉(zhuǎn)發(fā)過程設(shè)計(jì)三個(gè)部分組成，具體流程如圖1所示，包括以下步驟：

s1、確定一個(gè)基于數(shù)能協(xié)同的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景模型；具體實(shí)現(xiàn)方法為：在一個(gè)方形的l×l有界區(qū)域內(nèi)，分布著較為稀疏的n個(gè)移動(dòng)用戶(mobileusers，記為mus)，其中n≥1；設(shè)移動(dòng)用戶的電池容量均為e，且都配置能量轉(zhuǎn)換電路，即移動(dòng)用戶可以接收對(duì)其傳輸?shù)哪芰啃盘?hào)，并通過能量轉(zhuǎn)換電路將無線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能以供后續(xù)使用，其中能量轉(zhuǎn)換電路門限為α，且假設(shè)能量轉(zhuǎn)換效率為1；

機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中存在兩種傳輸行為：即信息傳輸行為和能量傳輸行為；信息傳輸行為表現(xiàn)為移動(dòng)用戶在信息傳輸能力范圍內(nèi)向其他用戶發(fā)送信息，能量傳輸行為表現(xiàn)為移動(dòng)用戶在能量傳輸能力范圍內(nèi)為其他用戶傳輸無線能量信號(hào)，其他用戶接收此信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電能使用；值得注意的是，基于能量傳輸和信息傳輸接收要求的不同，其兩種行為的可靠傳輸范圍也不同，假設(shè)信息傳輸范圍為rc，能量傳輸范圍為re；用戶a的能量傳輸范圍內(nèi)有用戶b，用戶b和用戶c都在a的信息傳輸范圍內(nèi)，則a和b之間進(jìn)行能量傳輸，a和c之間進(jìn)行信息傳輸。

顯而易見，對(duì)于信息傳輸行為和能量傳輸行為而言，只要在用戶的不同的可靠傳輸范圍之內(nèi)，該行為有可能發(fā)生，但即使所有的可靠傳輸范圍一致，節(jié)點(diǎn)在傳輸范圍內(nèi)所處位置也不同，如果采取固定的發(fā)送功率進(jìn)行信息和能量的傳輸，難免會(huì)造成用戶節(jié)點(diǎn)的能量浪費(fèi)。因此，本發(fā)明在固定各用戶的信息傳輸和能量傳輸?shù)目煽總鬏敺秶A(chǔ)上，基于物理層模型去動(dòng)態(tài)地自適應(yīng)調(diào)節(jié)用戶發(fā)送功率。

s2、求解信息傳輸?shù)墓β剩痪唧w實(shí)現(xiàn)方法為：假設(shè)移動(dòng)用戶mui與移動(dòng)用戶muj相遇，且mui向muj轉(zhuǎn)發(fā)信息，發(fā)送端的信息發(fā)送功率為pt,i，接收端與發(fā)射端之間的距離為ri,j(t)；

發(fā)送信號(hào)經(jīng)過單入單出的無線鏈路到達(dá)接收端之前，會(huì)經(jīng)歷ω(ri,j(t))的路徑損耗，概率密度函數(shù)為fχ(χi,j(t))的隨機(jī)陰影衰落χi,j(t)，以及概率密度函數(shù)為fh(hi,j(t))的隨機(jī)多徑衰落hi,j(t)；其中，陰影衰落χi,j(t)、多徑衰落hi,j(t)和距離ri,j(t)都是不相關(guān)的，且在一個(gè)聯(lián)系時(shí)間內(nèi)保持不變，但各個(gè)聯(lián)系時(shí)間之間不同；同時(shí)，到達(dá)接收端的接收信號(hào)，還會(huì)受到功率為的噪聲干擾；

假設(shè)在傳輸范圍內(nèi)通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率使每次轉(zhuǎn)發(fā)行為都是成功可靠的，且對(duì)于所有用戶，其接收信噪比大于門限值γ，那么接收信號(hào)所包含的信息可以成功恢復(fù)，即完成一次可靠傳輸；則信息發(fā)送端的發(fā)送功率需要滿足：

為了節(jié)省能量，信息以最小功率發(fā)送，因此，信息傳輸功率表示為：

s3、求解能量傳輸?shù)墓β?；具體實(shí)現(xiàn)方法為：采用與數(shù)據(jù)傳輸相同的物理層參數(shù)來描述能量傳輸行為的物理模型；不同的是，基于兩種傳輸行為的不同，其規(guī)定的可靠傳輸距離有很大差距。

假設(shè)能量發(fā)送端的信號(hào)發(fā)送功率為prt,i，接收端與發(fā)射端之間的距離為tri,j(t)；同時(shí)，到達(dá)接收端的接收信號(hào)，會(huì)受到功率為的噪聲干擾；基于能量信號(hào)不在乎信號(hào)來源，此噪聲干擾可作為有用信號(hào)接收；假設(shè)在能量傳輸范圍內(nèi)都可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率使每次能量傳輸行為都是成功可靠的，即對(duì)于所有用戶，其每次接收信號(hào)的功率大于電路門限α，那么接收信號(hào)就能夠通過接收電路將無線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能收集起來，完成一次能量信號(hào)可靠傳輸；則能量發(fā)送端的發(fā)送功率需要滿足：

為了節(jié)省能量信號(hào)的路徑損耗，設(shè)每次能量信號(hào)的接收功率剛好為電路門限α；因此，能量傳輸功率表示為：

在實(shí)際應(yīng)用中，噪聲功率比電路門限小很多，可忽略。

s4、求解時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；具體實(shí)現(xiàn)方法為：通過數(shù)學(xué)建模的方式，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)一對(duì)用戶之間的信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，定量化描述該對(duì)用戶之間的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；基于用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄的社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，通過三種指標(biāo)進(jìn)行量化：聯(lián)系頻率、平均聯(lián)系間隔時(shí)間和平均聯(lián)系時(shí)間；然而，這三種量化方法的單獨(dú)使用并不能準(zhǔn)確的描述基于用戶機(jī)會(huì)信息聯(lián)系記錄的社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

進(jìn)一步考慮信息機(jī)會(huì)聯(lián)系的規(guī)律性，將用戶mui與用戶muj之間的“時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度”用下式表示：

其中t表示觀察期的長度；f(t)＝tnext-t，其中tnext是該對(duì)用戶下一個(gè)信息聯(lián)系開始的時(shí)刻；tinter,x表示用戶mui與用戶muj在觀察期內(nèi)的第x個(gè)聯(lián)系間隔時(shí)間；如果在時(shí)刻t時(shí)，用戶mui與用戶muj處于聯(lián)系階段，那么f(t)＝0。

s5、求解能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；具體實(shí)現(xiàn)方法為：在用戶移動(dòng)過程中，只要用戶之間距離滿足能量傳輸范圍，就能夠傳遞能量；因此，對(duì)于用戶移動(dòng)記錄，不僅存在信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，也存在能量機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄；對(duì)于能量傳輸，為了節(jié)約能量消耗且均衡各用戶的能量，通過用戶移動(dòng)位置和各用戶的電池能量狀態(tài)定義能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來衡量能量傳遞有效性；用戶對(duì)之間的傳輸距離越近，傳輸損耗也就越小，或發(fā)送能量信號(hào)的用戶的電池能量越大，所有用戶之間的電池能量也就更加均衡，這些都表明能量傳輸行為越有效；然而，基于能量傳輸仍存在一定損耗，為了保證能量傳輸?shù)谋匾裕枰O(shè)置接收能量的電池能量閾值eth和發(fā)送能量的電池能量閾值etth；假設(shè)在某個(gè)時(shí)刻，用戶mui共處于k個(gè)用戶的能量傳輸范圍re內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與用戶mui的距離為ri,j(t)，其中j＝1,...,k，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量為ej；那么，當(dāng)用戶mui的能量小于閾值eth，且k個(gè)用戶中存在m個(gè)用戶的能量大于閾值etth時(shí)，進(jìn)行能量傳輸行為；即存在必要的的能量信號(hào)發(fā)送方和能量信號(hào)接收方，才進(jìn)行必要的能量傳輸行為；

因此，基于用戶移動(dòng)位置變化和能量狀態(tài)，在時(shí)刻t，用戶mui與能量傳輸范圍內(nèi)的k個(gè)用戶相遇，且用戶mui的能量小于接收能量的電池能量閾值eth，每個(gè)用戶與mui的距離為ri,j(t)，其中j＝1,...,k，每個(gè)用戶的能量為ej，且k個(gè)用戶中存在m個(gè)用戶的能量大于發(fā)送能量的電池能量閾值etth，1≤m≤k，則用戶mui和任一用戶muj的能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度為：

對(duì)于沒有必要的能量傳輸行為的用戶對(duì)，其能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度為零。

s6、制定基于時(shí)間和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議；包括以下分步驟：

s61、確定新的路由策略思路，基于前兩節(jié)定義的能量傳輸行為、數(shù)據(jù)傳輸行為、動(dòng)態(tài)信息傳輸功率、動(dòng)態(tài)能量傳輸功率、時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，可以得出以下策略思路：為了減少傳輸內(nèi)容的能量，采用動(dòng)態(tài)信息發(fā)送功率；為了減少內(nèi)容擴(kuò)散延遲，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò)中副本數(shù)量，節(jié)約用戶的緩存空間，在用戶相遇時(shí)，設(shè)置時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度閾值wth來控制內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)的對(duì)象使得內(nèi)容總是向那些與目的地有更大的信息傳輸相遇機(jī)會(huì)的用戶節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也控制了復(fù)制的內(nèi)容副本數(shù)；為了減少內(nèi)容擴(kuò)散的總體能量消耗，通過減少內(nèi)容延遲，即也可以通過設(shè)置時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度閾值wth來減少總的用戶廣播信息次數(shù)；為了均衡節(jié)點(diǎn)之間的能量，防止節(jié)點(diǎn)過早死亡，提升網(wǎng)絡(luò)整體性能，利用能量傳輸行為和動(dòng)態(tài)能量傳輸功率，設(shè)置接收能量的電池能量閾值eth和發(fā)送能量的電池能量閾值etth和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度來進(jìn)行必要且有效的能量傳輸，從而協(xié)調(diào)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的能量；

s62、提出新的基于時(shí)間和能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議；內(nèi)容擴(kuò)散協(xié)議流程如圖2所示，具體包括以下步驟：

s621、用戶移動(dòng)；

s622、根據(jù)長時(shí)間用戶之間相遇歷史記錄，存儲(chǔ)用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄；

s623、根據(jù)用戶信息機(jī)會(huì)聯(lián)系記錄，計(jì)算出各對(duì)用戶之間的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度；

s624、用戶移動(dòng)過程中，判斷有內(nèi)容的用戶在信息傳輸范圍內(nèi)是否與其他用戶相遇，若相遇則執(zhí)行s625，否則執(zhí)行s626；

s625、判斷相遇用戶是否沒有內(nèi)容，并且相遇用戶與有內(nèi)容用戶的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)相遇用戶滿足沒有內(nèi)容且與有內(nèi)容用戶的時(shí)間社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，有內(nèi)容用戶使用自適應(yīng)信息功率將內(nèi)容發(fā)送給相遇的其他用戶；若目的用戶收到內(nèi)容則結(jié)束內(nèi)容傳輸過程，否則執(zhí)行s626；

s626、判斷用戶的電池能量狀態(tài)是否少于設(shè)定的接收能量電池能量閾值eth，若少于則執(zhí)行s627，否則返回s621；

s627、判斷用戶是否在其他用戶的能量傳輸范圍內(nèi)，若是則執(zhí)行s628，否則返回s621；

s628、判斷用戶之間是否存在必要的能量傳輸行為，即判斷相遇的其他用戶中是否存在電池能量狀態(tài)大于設(shè)定的發(fā)送能量電池能量閾值etth的用戶，若是則計(jì)算滿足必要的能量傳輸行為的各用戶對(duì)之間的能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度，選擇最大能量社會(huì)關(guān)系強(qiáng)度的用戶，并使用動(dòng)態(tài)能量傳輸功率為此用戶傳輸一次能量，結(jié)束能量傳輸過程，并返回s621；否則直接返回s621。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。