【摘 要】
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滑坡灾害在我国多城市频繁发生,是人民生产、生活和安全的重大损失和威胁。当传统的山体滑坡应急通信系统中的部分有线通信线路会被损毁,丧失通信功能,而无线传感器会因为自身资源有限无法及时补充,不能及时的将时空信息传输到信息分析机构。所以,将机会通信的思想应用到山体滑坡通信系统当中,来解决传统通信系统的网络拥塞和通信中断问题。文章以贵州省大方县地质滑坡灾害监测点为基础,搭建山体滑坡机会网络模型,实现滑坡监
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滑坡灾害在我国多城市频繁发生,是人民生产、生活和安全的重大损失和威胁。当传统的山体滑坡应急通信系统中的部分有线通信线路会被损毁,丧失通信功能,而无线传感器会因为自身资源有限无法及时补充,不能及时的将时空信息传输到信息分析机构。所以,将机会通信的思想应用到山体滑坡通信系统当中,来解决传统通信系统的网络拥塞和通信中断问题。文章以贵州省大方县地质滑坡灾害监测点为基础,搭建山体滑坡机会网络模型,实现滑坡监测点时空信息在采集传输阶段对蜂窝数据的分流转移,帮助蜂窝网络缓解负载压力,为滑坡检测预防提供帮助。主要研究工作如下:1)针对山体滑坡通信系统设计了一种基于博弈论的激励机制（Incentive mechanism based on game theory,GTIM）。首先,以贵州省毕节市大方县地质滑坡灾害监测点为基础搭建了滑坡机会网络模型;再利用节点连接率来对Prophet算法进行改进,避免节点盲目的转发和复制消息,减少系统开销;此外,由于机会网络中存在自私节点,文章在改进Prophet路由算法的基础上,加入了三次讨价还价博弈算法,建立了收益函数,并求解出纳什均衡唯一解,有效地刺激了自私节点协作,提高了网络中节点的协作成员比例。2)针对山体滑坡通信系统中机会网络存在的缓存溢出问题,提出了一种基于数据热度的缓存机制（Buffer mechanism based on data heat,DHBM）。首先,基于请求频率和请求过期时间定义了数据热度的含义;其次,提出了将消息进行分区协作缓存的方法,即将自己生成的消息以及与消息的目标节点有着较高的相遇概率的消息存储在本地缓存区域,然后再根据数据热度来删除最低数据热度的消息,为新消息释放空间。3)通过仿真进行对比实验,对GTIM算法和DHBM算法进行了验证。具体地,将C-Prophet、Prophet、Epidemic和提出的GTIM激励机制做了实验对比,在不同的自私节点比例和不同网络规模情况下,GTIM算法能够激励网络中的自私节点更多的参与协作,提高了协作成员比例和数据成功传输率,有着较好的网络传输性能。此外,将Drop-Youngest、Drop-Last和提出的DHBM缓存管理机制作对比,在不同的请求频率、不同的请求过期时间以及不同的节点缓存大小的情况下,DHBM缓存机制在节点缓存空间有限,且无法合理使用的情况下,可以有效提高节点缓存利用率和消息传输率。4)选取大方县部分滑坡区域的数据对GTIM激励机制和DHBM缓存机制进行验证。实验结果得出的结论与前文仿真结果类似,充分验证了GTIM激励机制和DHBM缓存机制在滑坡背景下的有效性。
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