CN103841622A - 基于社会属性的中继自适应选择方法 - Google Patents

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CN103841622A
CN103841622A CN201410088079.8A CN201410088079A CN103841622A CN 103841622 A CN103841622 A CN 103841622A CN 201410088079 A CN201410088079 A CN 201410088079A CN 103841622 A CN103841622 A CN 103841622A
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宋清洋
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Abstract

基于社会属性的中继自适应选择方法，属于无线中继通信技术领域。基于中继的无线多跳网络可以显著提高网络性能。然而，在无线自组织网络商业化过程中，为了节约自身有限的网络资源，一些节点可能拒绝转发数据包或者只转发和该节点社会关系密切节点的数据。另一方面，无线自组织网络中存在许多中继传输技术，比如基于中继传输的单播、基于网络编码的多播和基于频谱空分复用的并行传输。因此，我们综合考虑不同传输技术在网络优化过程中的相互作用，并且需要考虑节点的自私属性。本发明首先提出一种基于社会属性的下一跳传输节点选择方案。通过本发明提出的方案，源节点和中继节点通过双边拍卖的方式激发节点进行协作通信，进而增加网络吞吐量。

Description

基于社会属性的中继自适应选择方法
技术领域
本发明属于无线中继通信技术领域，具体涉及节点社会属性判断和基于节点自私属性的中继选择方法。
背景技术
基于中继的无线多跳网络已经被证明可以显著提高网络性能。无线自组织网络（Ad Hoc）中的两个终端即使在直接传输链路存在的情况下仍然可以采用多跳传输，这是因为直接相连的链路传输可能需要较大发射功率来完成长距离通信，因此与基于中继转发方式相比，直接链路传输可能对其他链路带来更大传输干扰。然而，在无线自组织网络商业化过程中，为了节约自身有限的网络资源（如能量），一些节点可能拒绝转发数据包或者只转发和该节点社会关系密切节点的数据，这种特性叫节点自私性。另一方面，无线自组织网络中存在许多中继传输技术，比如基于中继传输的单播、基于网络编码的多播和基于频谱空分复用的并行传输。因此，我们应该综合考虑不同无线传输环境下所应用的传输技术在网络优化过程中的相互作用，并且需要在无线自组织网络的自适应传输过程中考虑节点的自私属性。本发明基于双边拍卖模型将直接传输的链路拆分成基于中继节点转发的多跳传输链路，目标是增强节点的协作通信从而提升网络吞吐量。
一方面，关于多种中继传输模式下的中继方式选择在近年来得到广泛研究。F. Wang等人提出了一种基于链路传输速率的物理层网络编码（PNC）、传统网络编码（CNC）和纯路由传输的次优中继选择方案。H. Su等人提出一种基于物理层网络编码和传统网络编码的联合调度、信道分配和路由的策略，目标是在满足公平性要求的前提下通过线性方程求解最大网络吞吐量。Z. Ning等人的研究考虑了网络编码和空分复用的相互作用，并且说明贪婪地进行网络编码会降低频谱空分复用性能，从而降低网络吞吐量。然而先前的文献仅将接收信号强度因子（RSSI）和信干噪比（SINR）作为中继节点选择的判据，而很少考虑节点间的社会属性。先前的研究已经证明基于接收信号强度因子和信干噪比的方案在新兴复杂网络中不再有效，这是因为这些方案没有充分利用网络资源，从而造成网络拥塞。
另一方面，L. Guardalben等人证明基于社会属性的判据可以提高网络资源分配效率并在不同信道环境下获得较高吞吐量。S. Zou等人基于马尔科夫链对基于节点自私性的路由选择策略进行了建模，通过对节点的信用等级进行评估从而决定相应的链路传输路径。H. Li等人证明网络性能的提升不仅依赖于网络带宽和传输速率，还决定于节点的社会属性。因此在中继节点的选择过程中应该将节点的社会属性加以考虑。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于社会属性的自适应中继传输机制，目标是根据无线传输环境和节点社会属性高效地利用网络资源，从而提升网络吞吐量。本发明首先提出一种基于社会属性的下一跳传输节点选择方案。通过本发明提出的方案，源节点和中继节点通过双边拍卖的方式激发节点进行协作通信，从而增加应用新兴中继传输方式（如网络编码和空分复用）的可能，进而增加网络吞吐量。
一种基于社会属性的中继自适应选择方法，包括以下步骤：
步骤1、节点社会属性判据计算；
步骤2、建立基于社会属性感知的双边拍卖机制，选择节点下一跳的转发节点；
步骤3、确定优化目标。本设计的最优目标是通过适当的中继方式选择，最小化链路激活时间，进而最大化网络吞吐量；
步骤4、提出网络通信传输的限定条件，包括对网络通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定；
步骤5、提出基于编码感知调度方案的中继选择方式，并对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等条件进行限定；
步骤6、重复步骤1至5直到所有待激活链路均完成传输任务。
附图说明
图1为线性拓扑下网络交易数示意图；
图2为随机拓扑下网络交易数示意图；
图3为线性拓扑下网络社会福利示意图；
图4为随机拓扑下网络社会福利示意图；
图5为线性拓扑下网络吞吐量示意图；
图6为随机拓扑下网络吞吐量示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
我们考虑时分多址通信方式，因为这种方式可以有效降低网络干扰。我们将网络根据图论定义为G=(V, E)，其中V为顶点代表一组无线节点，E为边沿代表节点之间的物理传输链路。如果节点j与节点j’可以直接进行通信, 我们定义j—j’为一个业务传输单元；如果节点j与节点j’由于信道衰落或大尺度效应而不能直接进行通信，那么需要另外一个节点i进行中继转发，从而使得节点j与节点j’完成通信，我们定义中继模式下j—i—j’为一个业务传输单元。
步骤1、节点社会属性判据计算。
节点社会属性判据的目标是通过衡量网络节点通信密度、通信质量和通信范围（社区）关系之间的相互作用，从而评估节点在网络中的社会属性因子。该判据包括三个子判据：邻居节点友谊子判据、关联节点友谊子判据和社区节点友谊子判据。
步骤a、邻居节点友谊子判据。
此判据的目的是量化节点传输对其邻居节点的影响程度。该判据通过计算节点所发送数据包数量占整个目的节点总体接收到的数据包的百分比来衡量该源节点与目的节点的友谊度。节点j的邻居节点友谊度（定义为FN j ）的计算式为：
                                                                        
Figure 419357DEST_PATH_IMAGE001
                             （1）
其中
Figure 993558DEST_PATH_IMAGE002
是源节点j传输到目的节点j’的数据包个数，
Figure 474218DEST_PATH_IMAGE003
代表目的节点接收到网络中其他节点传输的数据包个数总和。
Figure 438763DEST_PATH_IMAGE004
是节点j的邻居节点个数。
步骤b、关联节点友谊子判据。
此判据的目的是通过归一化新干噪声比值（SINR）描述节点与其关联节点的友谊度。节点j的关联节点友谊度（定义为FA j ）的计算式为：
                               
Figure 30281DEST_PATH_IMAGE005
                          （2）
其中
Figure 724568DEST_PATH_IMAGE006
是节点j可以直接进行连通的节点。
Figure 172866DEST_PATH_IMAGE007
是目的节点j处的信干噪比值，计算式如下所示：
                          
Figure 218183DEST_PATH_IMAGE008
                    （3）
其中，和是节点j到j’的传输功率和信道增益，（3）式中的分母是热噪声
Figure 155287DEST_PATH_IMAGE011
和其他链路并行传输时产生的干扰总和。如果接收端的信噪比大于门限值，直接相连的链路可以进行传输，否则该链路上的待传数据包需要经过多跳进行数据转发传输。因为并不是所有的邻居节点都能被关联，
Figure 156741DEST_PATH_IMAGE012
。
步骤c、社区节点友谊子判据。
此判据的目的是计算节点在社区内的友谊度，该友谊度定义如下：
                                                                       （4）
其中是网络节点个数。这个判据的目的是说明该节点在社区节点中的通信能力。
通过计算上述三个子判据的加权平均值，我们可以得到节点j的社会属性
Figure 814621DEST_PATH_IMAGE015
。
步骤2、建立基于社会属性感知的双边拍卖机制。
双边拍卖机制被广泛地应用于求解多个买家和多个卖家共存的资源分配问题，这在真实市场中是非常普遍的现象。在本发明涉及的无线自组织网络中，我们将中继转发服务定义为商品，源和目的节点定义为买家和卖家，从而将基于社交网络的下一跳选择问题建模为双边拍卖问题。
一方面，中继节点由于具有自私性而不乐于进行数据转发，除非该节点转发数据包后能够得到相关补偿。另一方面，为了获得更高的传输速率，源节点乐于从中继节点购买中继服务。按照经济学术语，我们定义源节点和中继节点提出的价格分别为报价和询价。前一轮拍卖结束后，中继节点开始询问不同源节点的报价，同时，源节点收到潜在中继节点的询价。双边拍卖过程周期进行，一个周期内的双边拍卖过程如下所示。
基于香浓公式，直接传输的链路速率为：
                  
Figure 37792DEST_PATH_IMAGE016
                            （5）
其中W为链路带宽。不失一般性，我们假定每条链路的带宽相同。如果节点i被选为节点j和j’的中继节点，一条基于中继传输的数据流即构成。该数据流包含两条链路j—i和i—j’,链路的对应传输速率分别为：
                
Figure 40383DEST_PATH_IMAGE017
                            （6）
                
Figure 235872DEST_PATH_IMAGE018
                          （7）
因此，一个传输单位时间内完成数据传输的时间为：
                             
Figure 134558DEST_PATH_IMAGE019
                                      （8）
此时的链路传输速率为：
                          
Figure 376184DEST_PATH_IMAGE020
                                  （9）
从买方（源节点）观点来看，增加的传输速率为
Figure 713624DEST_PATH_IMAGE021
。其中，是买方j（源节点）通过卖方i（目的节点）获得的速率增益。很显然没有买家愿意购买相应的商品，除非由中继节点转发提供的速率增益大于直接传输时获得的速率增益。如果这两种传输方式提升速率大小碰巧相同，我们采用基于中继转发的方式，因为该方式能够为网络编码和空分复用提供更多的传输机会。
从中继节点（卖方）的角度考虑，他们并不一定乐于提供中继转发服务除非这些节点的网络开销可以得到一定补偿。本发明采用与C.-Y. Ng等人采用的效用函数相同，该效用函数用来定义速率和获得网络效用的对应关系。该效用函数式可以表示为：
                      
Figure 426682DEST_PATH_IMAGE023
                                  （10）
其中
Figure 562128DEST_PATH_IMAGE024
是效用函数方程的上限，
Figure 906522DEST_PATH_IMAGE025
决定函数的曲线形状。
如果中继节点i为源节点j向目的节点j’转发数据包，相比于直接链路传输，网络增加的效用值I j 为：
                                                       （11）
这里
Figure 644988DEST_PATH_IMAGE027
和
Figure 657943DEST_PATH_IMAGE028
分别是基于中继传输和直接链路传输所获得的效用函数值。
提供了中继转发服务后，中继节点i损失的转发能力L i 可以表示为：
                                       （12）
其中
Figure 627353DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 976426DEST_PATH_IMAGE031
分别为中继节点i转发前和转发后的可用功率，是中继节点转发数据包所消耗的功率；
Figure 834978DEST_PATH_IMAGE033
和
Figure 838706DEST_PATH_IMAGE034
代表中继提供转发前后所获得的传输速率；和
Figure 611807DEST_PATH_IMAGE036
表示节点i转发前和转发后能够提升中继节点传输速率的能力。
受利益驱使，交易双方在商品实际交易过程中不愿意按照商品的真实价值出价和询价。买家j报价会比商品真实值低，而卖家i会索要比真实值高的价格。商品市场价与真实价的差额叫做利润。考虑到双边拍卖网络参与者的贪婪特性，与Y. Wang等人的定义类似，我们定义源节点j的询价为：
                               
Figure 836115DEST_PATH_IMAGE037
                                    （13）
其中，
Figure 345549DEST_PATH_IMAGE038
是买方的价格因子，中继节点i的要价为：
                                   
Figure 629900DEST_PATH_IMAGE039
                                     （14）
其中，
Figure 511268DEST_PATH_IMAGE040
是卖方的价格因子。
本发明中的价格因子选择考虑节点社会属性和能量。一方面，真实世界中的网络用户通常存在自私属性，即他们更愿意为与其社会关系强的节点转发数据包。此外，如果源节点的社会属性较强，许多中继节点将愿意为与其转发数据。另一方面，如果源节点有充足的能量，为了节省开支，该节点不会具有强烈购买中继服务的愿望。因此在这两种情况下，源节点将要压低报价。相反，如果源节点的社会属性较弱，并且自身能量较低，该节点将会相对诚实地进行询价来寻找更多的交易机会。源节点的价格因子定义为：
                            
Figure 539267DEST_PATH_IMAGE041
                                      （15）
其中和
Figure 707260DEST_PATH_IMAGE043
分别为节点j的剩余能量和总能量，
Figure 607083DEST_PATH_IMAGE015
是节点j的社会属性因子。
关于中继节点的价格因子定义如下：如果潜在中继节点的能量不足，该节点将不乐于为其他节点提供转发服务，因为其自身传输通信需求需要首先被满足，其次才会考虑转发其他节点的数据并赚取额外利润。此外，如果中继节点的社会属性很强，许多源节点将会竞价来购买该节点的中继服务。因此，在这两种情况下中继节点将要比商品真实值要价更高。相反，该中继节点将要合理要价，寻求交易并获得利润。中继节点的价格因子定义为：
                               
Figure 845297DEST_PATH_IMAGE044
                               （16）
其中
Figure 881386DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 241961DEST_PATH_IMAGE046
分别为节点i的剩余能量和总能量，
Figure 160238DEST_PATH_IMAGE047
是节点i的社会属性因子。
与S. Zhong等人提出的概念类似，我们考虑一个基于中央银行的模型，其中每个节点在虚拟银行中均存在一个账户，并在每个调度时隙完成后进行更新。接入信道被分为控制子信道和数据传输子信道。前者不但负责信道状态信息测量，而且负责中央银行信息交互。当数据包被中继节点转发后，源节点将要通过中央银行支付给中继节点转发补偿费用，而在双边拍卖中胜出的中继节点将要通过中央银行得到虚拟货币支付。每个节点在中央银行中的虚拟货币可以用来购买其他节点的中继转发服务。如果源节点j胜出，该节点获得的报酬可以表示为：
                                     
Figure 530040DEST_PATH_IMAGE048
                                （17）
如果中继节点i胜出，该节点获得的报酬可以表示为：
                                                                     （18）
每个节点在中央银行的虚拟货币根据（17）和（18）计算支出和得到的报酬并进行更新。
从经济学观点来看，如果市场参与者能够获得满意的收入，他们将更乐于在市场中进行交易，从而市场将更加繁荣。因此双边拍卖模型的目标是最大化社会福利（SW）。网络社会福利计算式为：
                        
Figure 217690DEST_PATH_IMAGE050
                        （19）
在结束双边拍卖机制后，我们可以确定数据传输的下一跳节点，如果下一跳节点不是最终目的节点，我们按照上述过程继续进行中继传输节点选取，直到数据包到达目的节点。
步骤3、确定优化目标。本设计的最优目标是通过适当的中继传输方式选择，最小化链路激活时隙个数，进而最大化网络吞吐量。
通过我们提出的双边拍卖拍卖机制，节点被鼓励参与协作通信传输过程，这将为我们采用网络编码和空分复用提高网络吞吐量带来更多传输机会。先前研究已经证明贪婪地进行网络编码会降低网络空分复用的性能。因此我们提出一种基于空分复用感知的中继选择策略，从而最优地选取同时进行激活的链路组。
步骤4、提出网络通信传输的限定条件，包括对网络通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定。
定义S为网络中所有传输配置的集合，
Figure 498630DEST_PATH_IMAGE051
代表完成传输配置s所需要的时间。如果链路i — j在传输配置s中处于激活状态，定义
Figure 406543DEST_PATH_IMAGE052
为1，否则为0；物理层网络编码主要分为两种方式：模拟网络编码（ANC）和去噪转发网络编码（DNF），由于前者对信号进行放大的同时将噪声同时进行放大从而降低网络性能，本发明主要考虑去噪转发网络编码方式。如果中继节点i采用非编码数据包，传统网络编码和去噪转发网络编码传输方式，我们分别定义
Figure 151645DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure 119601DEST_PATH_IMAGE054
和
Figure 12471DEST_PATH_IMAGE055
为1。定义
Figure 724075DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 589262DEST_PATH_IMAGE057
分别为中继节点i的数据流流出节点和流入节点。
Figure 400224DEST_PATH_IMAGE058
代表中继节点采用单播传输时的数据包个数；
Figure 718072DEST_PATH_IMAGE059
代表去噪转发网络编码传输方式在多址接入阶段传输的数据包个数；
Figure 967788DEST_PATH_IMAGE060
代表中继节点在传统网络编码和去噪转发网络编码传输方式中广播发送的数据包个数；
Figure 953062DEST_PATH_IMAGE061
代表一个时隙内链路i — j待传输的数据包个数。具体约束限制条件为：
 
Figure 59558DEST_PATH_IMAGE062
                                     （20）
Figure 864703DEST_PATH_IMAGE063
                                    （21）
                                 
Figure 652530DEST_PATH_IMAGE064
                                    （22）
                      
Figure 492310DEST_PATH_IMAGE065
                              （23）
              
Figure 143609DEST_PATH_IMAGE066
      （24）
我们的优化目标是最小化所需要的链路激活时间（即目标函数（20）），从而最大化网络吞吐量，因此本发明的目标是通过中继方式的选取来最小化链路激活时间。公式（21）是节点半双工特性的限制，即任何节点不能同时发送和接收数据包。公式（22）表明在一个调度时隙内，中继节点至多只能选择一种传输模式。公式（23）表明如果节点i处于单播传输模式，那么在一个传输时隙内至多只有一条链路可以处于激活状态。公式（24）对链路容量进行限制，表明一条链路需要激活足够的时间以便所有待传的数据都能够得到传输。
步骤5、确定编码感知调度的中继选择方式，对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等因素进行限定。具体约束限制条件为：
Figure 701630DEST_PATH_IMAGE067
                           （25）
Figure 27569DEST_PATH_IMAGE068
                              （26）
Figure 987435DEST_PATH_IMAGE069
                          （27）
                         
Figure 435733DEST_PATH_IMAGE070
                          （28）
                         
Figure 215471DEST_PATH_IMAGE071
                         （29）
                      
Figure 345101DEST_PATH_IMAGE072
                    （30）
其中，公式（25）表明如果超过一条链路从中继节点i流出，那么中继节点进行物理层网络编码或传统网络编码。公式（26）表明如果超过一条链路流入中继节点i，那么中继节点进行物理层网络编码，S. Wang等人已经证明为了使得中继节点能够对物理层网络编码进行解码操作，最多只能有两条链路同时进行传输，除非采用更加复杂的调制解调方案。公式（27）表明如果仅有一条链路流入中继节点i，那么中继节点一定不执行物理层网络编码操作。公式（28）表明单播链路激活的个数一定小于整体链路激活的个数，从而对单播传输链路个数的上限进行了限定。公式（29）对单播传输链路个数的下限进行了限定。公式（30）表明在广播情况下，中继节点将要至少激活两条链路。
当节点处在单播传输下，信噪比限制如下所示：
 
Figure 159473DEST_PATH_IMAGE073
 （31）
这里P h 是节点h采用网络编码形式在广播阶段的发射功率。因为传统网络编码和物理层网络编码方式在广播阶段本质相同，定义广播功率P i 为功率P ij 和P ij’ 的较大值，这样接收端信道较差的信道可以成功对广播信号进行解码。这里
Figure 654039DEST_PATH_IMAGE074
是一个恒定因子满足
Figure 655493DEST_PATH_IMAGE075
。公式（31）的不等式右边对应其他节点传输时对目的节点的干扰。
在去噪编码转发的多址接入阶段，最小的接收功率(min (
Figure 854393DEST_PATH_IMAGE076
,))需要用来计算信噪比值。不失一般性，我们假设
Figure 313374DEST_PATH_IMAGE076
<
Figure 802124DEST_PATH_IMAGE077
，此时信噪比的限制条件变为：
    （32）
其中，
Figure 204DEST_PATH_IMAGE079
。
在传统网络编码和去噪转发编码方式的广播阶段，对于节点j（节点j’类似）的信噪比限制为：
  
Figure 898890DEST_PATH_IMAGE080
    （33）
其中，
Figure 140515DEST_PATH_IMAGE081
。
因此，一个调度方案由激活时间、传输方式和发射功率共同决定。因为步骤1和2已经选择了下一跳进行传输的节点，我们根据目标函数（20）以及（21）—（33）决定相应的中继传输方式。
步骤6、重复步骤1至5直到所有待激活链路均完成传输任务。
验证结果：
K. Hedayati等人的研究证明固定速率传输模式下的调度问题是一个边着色问题，即NP完全问题。求解此类问题需要将所有传输方案进行枚举，因此复杂度较高。本发明中，为了降低算法复杂度同时减少搜索空间，我们考虑了两种贪婪算法，第一种是我们优先考虑空分复用，然后考虑网络编码；第二种方案是我们首先赋予网络编码较高优先级，然后考虑空分复用。我们采用OPT_DASA，OPT_TASC，SN_DASA，SN_TASC，NS_DASA和NS_TASC分别代表在本发明提出的双边拍卖模型（DASA）和D. Yang等人提出的TASC模型下的最优传输方式、先空分再编码传输方式、先编码再空分传输方式。
我们考虑两种拓扑场景，第一种是30个节点的线性拓扑，节点间的距离为100米。第二种是50个节点的随机拓扑，其中节点随机分布在333
Figure 477956DEST_PATH_IMAGE082
333平方米的区域内。我们假定每条链路容量均为100兆字节/秒，并且将网络信道环境建模为简单信道衰落模型，衰落因子设定为4。我们将信噪比门限设定为2.5，同时设定节点最大能量为1焦耳，
Figure 855848DEST_PATH_IMAGE083
并且
Figure 191014DEST_PATH_IMAGE084
。基于社会属性判据的三个子判据的权重均为
Figure 654356DEST_PATH_IMAGE085
。
为验证本发明的有效性，我们比较了不同拓扑下网络交易节点对数、社会福利和吞吐量增益。从图1至图4中我们可以看到与基于TASC的方案相比，本发明提出的DASA方案在最优方案以及贪婪方案下均能够获得更多的节点交易对数以及社会福利。这是因为为了保证买卖双方均诚信的进行交易，基于TASC的方案不得不牺牲一些潜在的交易来实现交易公平性，从而抑制了买卖双方交易的意愿，导致节点协作程度低，因此社会属性值较低。本发明的目标是通过市场导向最大化网络社会福利，其中节点可以按照市场行情进行要价，这种设计也更加符合实际市场情形。我们可以看到节点交易数和网络整体社会福利随网络业务数的增加而增加，并且更多的交易机会将带动网络社会福利的增长。我们注意到先编码后空分的传输方案（NS_DASA和NS_TASC）较先空分后编码的传输方案（SN_DASA和SN_TASC）的网络性能更优，这是因为节点在固定发射功率下进行数据传输会增加链路干扰，并且限制网络进行空分复用和网络编码的可能性。同时在网络编码的广播阶段，节点采用两条链路中的较大发射功率进行广播，因此发射功率对于网络编码的影响较空分复用小。
图5和6是不同传输方式下网络吞吐量增益示意图。我们可以看到最优传输方式下（OPT_DASA 和OPT_TASC）所获得的吞吐增益较贪婪算法更高，这是因为最优传输方式考虑了网络编码和空分复用的相互作用。本发明提出的基于DASA的方案优于TASC方案，这是因为我们提出的方案激发网络节点将传输数据分解为多条链路进行多跳传输，从而增加网络编码和空分复用传输增加网络吞吐量的可能。尽管NS_DASA和SN_DASA传输方式在交易数和社会福利方面优于OPT_TASC，后者在网络吞吐量增益方面性能更优，从而说明了贪婪算法的不足。

Claims (8)

1.一种基于社会属性的中继自适应选择方法，包括以下步骤：
步骤1、节点社会属性判据计算；
步骤2、建立基于社会属性感知的双边拍卖机制；
步骤3、确定优化目标，本设计的最优目标是通过适当的中继传输方式选择，最小化链路激活时隙个数，进而最大化网络吞吐量；通过我们提出的双边拍卖机制，节点被鼓励参与协作通信传输过程，这将为我们采用网络编码和空分复用提高网络吞吐量带来更多传输机会，
先前研究已经证明贪婪地进行网络编码会降低网络空分复用的性能，因此我们提出一种基于空分复用感知的中继选择策略，从而最优地选取同时进行激活的链路组；
步骤4、提出网络通信传输的限定条件，包括对网络通信节点的半双工传输特性、传输模式特性和链路容量特性等进行限定；
步骤5、确定编码感知调度的中继选择方式，对中继节点流入和流出的数据流、链路激活状态等因素进行限定；
步骤6、重复步骤1至5直到所有待激活链路均完成传输任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于基于社会属性的中继自适应选择方法，其特征在于：
邻居节点友谊子判据；节点j的邻居节点友谊度（定义为FN j ）的计算式为：
                                                               
Figure 169511DEST_PATH_IMAGE001
                             （1）
其中
Figure 605172DEST_PATH_IMAGE002
是源节点j传输到目的节点j’的数据包个数，代表目的节点接收到网络中其他节点传输的数据包个数总和；
Figure 593036DEST_PATH_IMAGE004
是节点j的邻居节点个数。
3.关联节点友谊子判据，此判据的目的是通过归一化新干噪声比值（SINR）描述节点与其关联节点的友谊度，节点j的关联节点友谊度（定义为FA j ）的计算式为：
                                
Figure 475542DEST_PATH_IMAGE005
                          （2）
其中是节点j可以直接进行连通的节点；是目的节点j处的信干噪比值，计算式如下所示：
                  
Figure 677350DEST_PATH_IMAGE008
                    （3）
其中，和
Figure 773799DEST_PATH_IMAGE010
是节点j到j’的传输功率和信道增益，（3）式中的分母是热噪声
Figure 152828DEST_PATH_IMAGE011
和其他链路并行传输时产生的干扰总和。
4.社区节点友谊子判据；此判据的目的是计算节点在社区的友谊度，定义如下：
                                   
Figure 78058DEST_PATH_IMAGE012
                                      （4）
其中
Figure 505629DEST_PATH_IMAGE013
是网络节点个数；这个判据的目的是说明该节点在社区节点中的通信能力。
5.步骤2、建立基于社会属性感知的双边拍卖机制
从买方（源节点）观点来看，增加的传输速率为
Figure 832705DEST_PATH_IMAGE014
；其中，
Figure 117056DEST_PATH_IMAGE015
是买方j（源节点）通过卖方i（目的节点）获得的速率增益；从中继节点（卖方）的角度考虑，他们并不一定乐于提供中继转发服务除非这些节点的网络开销可以得到一定补偿；效用函数式可以表示为：
                 
Figure 529582DEST_PATH_IMAGE016
                             （5）
其中
Figure 259379DEST_PATH_IMAGE017
是效用函数方程的上限，
Figure 706541DEST_PATH_IMAGE018
决定函数的曲线形状；如果中继节点i为源节点j向目的节点j’转发数据包，相比于直接链路传输，网络增加的效用值I j 为：
                                             （6）
这里
Figure 999299DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 565409DEST_PATH_IMAGE021
分别是基于中继传输和直接链路传输所获得的效用函数值；
提供了中继转发服务后，中继节点i损失的转发能力L i 可以表示为：
     
Figure 132657DEST_PATH_IMAGE022
                       （7）
其中
Figure 758810DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 83612DEST_PATH_IMAGE024
分别为中继节点i转发前和转发后的可用功率，是中继节点转发数据包所消耗的功率；和
Figure 875485DEST_PATH_IMAGE027
代表中继提供转发前后所获得的传输速率；和
Figure 657813DEST_PATH_IMAGE029
表示节点i转发前和转发后能够提升中继节点传输速率的能力。
6.受利益驱使，交易双方在商品实际交易过程中不愿意按照商品的真实价值出价和询价；买家j报价会比商品真实值低，而卖家i会索要比真实值高的价格；商品市场价与真实价的差额叫做利润；考虑到双边拍卖网络参与者的贪婪特性，我们定义源节点j的询价和中继节点i的要价为：
                     
Figure 668494DEST_PATH_IMAGE030
                                    （8）
                         
Figure 839713DEST_PATH_IMAGE031
                                     （9）
其中，
Figure 935845DEST_PATH_IMAGE032
是买方的价格因子，
Figure 913028DEST_PATH_IMAGE033
是卖方的价格因子。
7.源节点和中继节点的价格因子定义为：
                   
Figure 778216DEST_PATH_IMAGE034
                                      （10）
其中
Figure 120335DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 703764DEST_PATH_IMAGE036
分别为节点j的剩余能量和总能量，
Figure 484638DEST_PATH_IMAGE037
是节点j的社会属性因子；
                
Figure 407594DEST_PATH_IMAGE038
                                   （11）
其中
Figure 717353DEST_PATH_IMAGE039
和分别为节点i的剩余能量和总能量，
Figure 107063DEST_PATH_IMAGE041
是节点i的社会属性因子。
8.如果源节点j胜出，该节点获得的报酬可以表示为：
                           
Figure 150105DEST_PATH_IMAGE042
                               （12）
如果中继节点i胜出，该节点获得的报酬可以表示为：
                          
Figure 630765DEST_PATH_IMAGE043
                               （13）
每个节点在中央银行的虚拟货币根据（12）和（13）计算支出和得到的报酬并进行更新；双边拍卖模型的目标是最大化社会福利（SW）；网络社会福利计算式为：
                                    （14）。
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