張魏斌，曾　鋒，陳志剛，譚紫逸，曹忠杰，郭　霖中南大學(xué) 軟件學(xué)院，長沙 410075

移動(dòng)群體感知中能量有效的設(shè)備探測模型*

張魏斌+，曾鋒，陳志剛，譚紫逸，曹忠杰，郭霖
中南大學(xué) 軟件學(xué)院，長沙 410075

ZHANG Weibin,ZENG Feng,CHEN Zhigang,et al.Energy efficient device detection model in mobile group awareness.Journal of Frontiers of Computer Science and Technology,2016,10(8)：1104-1111.

摘要：在移動(dòng)群體感知網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)設(shè)備的能量使用效率和有效探測總數(shù)間存在一種均衡關(guān)系，針對移動(dòng)群體感知中移動(dòng)設(shè)備發(fā)生接觸的特點(diǎn)，提出了一種移動(dòng)群體感知中能量有效的設(shè)備探測模型。該模型對基于泊松分布模型探測過程進(jìn)行建模，得到移動(dòng)設(shè)備的無效探測概率，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該模型是正確合理的；然后得出有效探測總數(shù)與探測時(shí)間間隔的關(guān)系；最后基于模型分析得到不同情況下能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)，進(jìn)而使移動(dòng)設(shè)備持有者根據(jù)自己所處環(huán)境設(shè)置探測時(shí)間間隔T，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備能量的節(jié)約。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)群體感知；移動(dòng)設(shè)備；探測時(shí)間間隔；能量使用效率；有效探測總數(shù)

1　引言

隨著無線通信和無線傳感技術(shù)的發(fā)展以及無線移動(dòng)終端設(shè)備的普及，人們隨身攜帶的智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備集成了越來越多的傳感器（如溫度、加速度、重力、光線、距離傳感器），同時(shí)擁有越來越強(qiáng)大的感知能力，在這樣的背景下，移動(dòng)群體感知技術(shù)[1-2]應(yīng)運(yùn)而生。移動(dòng)群體感知是利用社會(huì)中普遍存在的內(nèi)置傳感器的移動(dòng)終端高效地收集感知數(shù)據(jù)，并將感知數(shù)據(jù)傳輸給周圍設(shè)備或者服務(wù)器，為人們的日常生活提供有用的信息和服務(wù)。移動(dòng)群體感知技術(shù)自提出以來，受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，隨之各種感知應(yīng)用層出不窮，現(xiàn)階段已經(jīng)在環(huán)境、公共設(shè)施、社會(huì)中得到了廣泛應(yīng)用[3]。移動(dòng)群體感知基本框架如圖1所示。

Fig.1　Basic frame of mobile group awareness圖1　移動(dòng)群體感知基本框架圖

在移動(dòng)群體感知的一些應(yīng)用中，移動(dòng)設(shè)備在數(shù)據(jù)傳輸之前必須對周圍設(shè)備進(jìn)行接觸探測，這個(gè)過程會(huì)消耗移動(dòng)設(shè)備能量。Wang等人在文獻(xiàn)[4]中使用手機(jī)做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，目的是檢測手機(jī)在接觸探測過程中能量的消耗，結(jié)果表明手機(jī)做一次探測與打一次電話消耗的能量相當(dāng)。一般情況下，移動(dòng)設(shè)備間的一次接觸時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相鄰兩次接觸的間隔時(shí)間。因此，移動(dòng)設(shè)備對周圍環(huán)境中其他設(shè)備的探測過于頻繁的話，會(huì)造成大量的能量浪費(fèi)。由此可見，設(shè)計(jì)能量節(jié)約的設(shè)備探測機(jī)制對移動(dòng)群體感知技術(shù)的發(fā)展有重要意義和研究價(jià)值。

在移動(dòng)群體感知網(wǎng)絡(luò)中，為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備之間數(shù)據(jù)的傳輸，移動(dòng)設(shè)備必須通過不斷探測周圍環(huán)境發(fā)現(xiàn)其他設(shè)備，這個(gè)過程會(huì)消耗很多能量，目前有很多工作研究了接觸探測過程中能量的節(jié)約問題[5-6]。

He等人在文獻(xiàn)[7]中研究了在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測質(zhì)量和能量使用效率的折衷關(guān)系。文中用消耗每個(gè)單位能量捕捉到的信息來衡量某個(gè)移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的事件捕捉性能；使用真實(shí)移動(dòng)的能量模型進(jìn)行分析，通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和說明了分析結(jié)果；最后分析得出了在不同場景下最優(yōu)事件捕捉策略。

Qin等人在文獻(xiàn)[8]中通過分析接觸探測機(jī)制對整個(gè)鏈路時(shí)長的影響得到了能量有效與吞吐量之間的折衷關(guān)系，并且提出了一種在能量有限情況下計(jì)算最佳接觸探測頻率的方法，節(jié)點(diǎn)根據(jù)相遇率自適應(yīng)調(diào)整探測頻率；最后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析模型的正確性與精確率。

Zhou在文獻(xiàn)[9]中首先對基于隨機(jī)路點(diǎn)模型的接觸探測過程建模，分別得到了單點(diǎn)和雙點(diǎn)探測概率；然后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在機(jī)會(huì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，接觸探測過程的有效接觸總數(shù)隨著節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度、通信范圍的增加而增加；最后在理論模型的基礎(chǔ)上，分析得出了不同情況下有效接觸總數(shù)與能量使用效率之間的折衷關(guān)系。

Gao等人在文獻(xiàn)[10]中通過數(shù)學(xué)模型和仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)、高密度部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)分布符合泊松分布特點(diǎn)。本文將以此為研究基礎(chǔ)，采用泊松分布模型對節(jié)點(diǎn)接觸建模，研究能量使用效率和有效探測總數(shù)之間的均衡關(guān)系。

Wang等人在文獻(xiàn)[4]中證明，在所有的平均探測時(shí)間間隔相同，節(jié)點(diǎn)之間探測過程不明確的接觸探測方法中，與其他方法相比，以恒定的探測時(shí)間間隔這種方法進(jìn)行探測，接觸發(fā)生了但未被探測到的概率是最小的。本文在節(jié)點(diǎn)探測過程中也采用恒定的探測時(shí)間間隔。

通過對上述相關(guān)工作的分析與研究，本文提出了一種基于泊松分布模型的能量有效的節(jié)點(diǎn)接觸探測機(jī)制，移動(dòng)設(shè)備攜帶者根據(jù)自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、周圍環(huán)境中其他用戶的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等設(shè)置探測時(shí)間間隔T的大小，以較少的能量消耗獲得較多的有效探測總數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備能量的節(jié)約。

2　能量有效的節(jié)點(diǎn)接觸探測機(jī)制

2.1問題假設(shè)與模型

在移動(dòng)群體感知網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)每個(gè)計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿?dòng)設(shè)備都以一定的探測機(jī)制對周圍環(huán)境進(jìn)行探測，當(dāng)周圍的其他設(shè)備收到探測信息后進(jìn)行響應(yīng)。定義兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備當(dāng)且僅當(dāng)在彼此的通信范圍內(nèi)才能相互接觸，Tc為接觸時(shí)間，表示兩設(shè)備開始進(jìn)入接觸范圍至失去接觸的時(shí)間長度；Ti為接觸時(shí)間間隔，表示兩次連續(xù)接觸之間的時(shí)間長度。具體含義如圖2所示。

Fig.2　Contact detection example between two mobile devices圖2　移動(dòng)設(shè)備之間接觸探測示例

如果兩個(gè)設(shè)備相互接觸并且被計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備檢測到，那么這次探測是有效的，且定義有效探測概率為Pe。如果兩個(gè)設(shè)備發(fā)生相互接觸但未被檢測到，那么這次探測是無效的，且定義無效探測概率為Pi。

另外，假設(shè)每個(gè)移動(dòng)設(shè)備都以恒定的探測時(shí)間間隔T對周圍環(huán)境進(jìn)行探測，并且每次探測消耗的能量相等，這樣就可以根據(jù)平均探測頻率來計(jì)算能量的消耗率。每個(gè)設(shè)備與其他設(shè)備的接觸時(shí)間Tc是獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量，累計(jì)分布函數(shù)為FTc(t)，平均接觸時(shí)間為E{Tc}。

2.2無效探測概率

本節(jié)通過對不同情況下的接觸探測分析求得無效探測概率。無效探測概率是兩個(gè)設(shè)備間發(fā)生相互接觸但沒有被檢測到的概率。在本文中任意一個(gè)計(jì)劃傳輸數(shù)據(jù)的移動(dòng)設(shè)備都以恒定的探測時(shí)間間隔T對其周圍環(huán)境進(jìn)行探測，發(fā)現(xiàn)與其相互接觸的其他設(shè)備，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

這里分兩種情況進(jìn)行討論：（1）當(dāng)Tc≥T時(shí)，所有接觸都將被檢測到，這是因?yàn)樵谶B續(xù)的兩次探測中，至少有一次能夠探測到；（2）當(dāng)Tc

在這種情況中，平均接觸時(shí)間 E{Tc|Tc

從表達(dá)式（2）中可以看出，在接觸時(shí)間比探測時(shí)間間隔短這種情況下，接觸發(fā)生了但未被探測到的概率為，如果在這種情況下設(shè)備之間無接觸，那么無效探測概率Pi(T)=FTc(T)。因此可以看出，只有在這種情況下才會(huì)有無效探測。

在移動(dòng)群體感知網(wǎng)絡(luò)中，由于人移動(dòng)的隨機(jī)性，相應(yīng)隨身攜帶的移動(dòng)設(shè)備在某段時(shí)間內(nèi)與周圍環(huán)境中其他設(shè)備發(fā)生接觸的次數(shù)也是隨機(jī)的，那么接觸次數(shù)符合泊松分布特點(diǎn)。為表達(dá)式簡單，這里令m=1/E{Tc}，在一段時(shí)間 t內(nèi)，平均接觸時(shí)間為E{Tc(t)}，那么這段時(shí)間內(nèi)接觸平均發(fā)生的次數(shù)可以近似表示為t/E{Tc(t)}，即mt，因此每個(gè)設(shè)備與其他設(shè)備的接觸時(shí)間Tc累計(jì)分布函數(shù)FTc(t)=1-e-mt，代入

式（1）可以得到無效探測概率表達(dá)式Pi為：

從式（3）中可以看出，無效探測概率與平均接觸時(shí)間、探測時(shí)間間隔有關(guān)，當(dāng)探測時(shí)間間隔T趨近于0時(shí)，無效探測概率逐漸趨于0；當(dāng)T無限增大趨近于無窮時(shí)，無效探測概率逐漸趨近于1。這是合理的，符合邏輯的。

2.3能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)

下面將在上一節(jié)的基礎(chǔ)上得到有效探測總數(shù)與探測時(shí)間間隔的關(guān)系表達(dá)式，然后通過分析得到不同情況下能量的均衡點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上設(shè)置探測時(shí)間間隔即探測周期，使能量的使用更加有效。其中有效探測總數(shù)表示某一計(jì)劃傳輸數(shù)據(jù)的移動(dòng)設(shè)備在一段時(shí)間TL內(nèi)探測到的有效接觸的次數(shù)，這里用Ne表示。因此Ne=Pe(T)×TL×(n-1)，其中Pe(T)是以恒定時(shí)間間隔T進(jìn)行接觸探測的有效探測概率，n表示移動(dòng)群體感知網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)設(shè)備數(shù)量。

由Pe(T)=1-Pi(T)，根據(jù)式（3）可以得到Pe(T)=，進(jìn)而可以得到：

根據(jù)之前的假設(shè)，移動(dòng)設(shè)備每次探測消耗的能量相等，那么探測時(shí)間間隔T越大，探測頻率越高，消耗的能量E越小，反之，探測時(shí)間間隔T越小，探測頻率越小，消耗的能量E就越大。因此，這里定義在一個(gè)探測周期內(nèi)進(jìn)行一次接觸探測消耗的能量E=1/T，進(jìn)一步可以得到有效探測總數(shù)與能量之間的關(guān)系表達(dá)式：

從式（5）可以看出，有效探測總數(shù)與周圍環(huán)境中設(shè)備總數(shù)n、平均接觸時(shí)間1/m和消耗的能量E有關(guān)，當(dāng)消耗的能量E趨近于0時(shí)，可以得到有效探測總數(shù)；當(dāng)消耗的能量E趨近于無窮大時(shí)，，那么可以得到有效探測總數(shù)Ne=TL×(n-1)。

為了找到不同平均接觸時(shí)間下能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)，定義節(jié)點(diǎn)關(guān)于能量的有效探測效率G為：

其中，ΔE>0且為足夠小的正數(shù)。本文研究的目標(biāo)是找到能量消耗與有效探測的均衡點(diǎn)，當(dāng)能量消耗處于該均衡點(diǎn)時(shí)，能量的增加帶來的有效探測數(shù)量增長是不明顯的。也就是說，此時(shí)能量的有效探測效率不高，節(jié)點(diǎn)不值得用相對多的能量消耗去獲得較小的有效探測數(shù)量增長。

假設(shè)有效探測效率期望值為μ，希望G(E)≥μ，因此能量消耗與有效探測的均衡點(diǎn)為G(E)=μ，根據(jù)式（5）的連續(xù)性可知：

令G(E)=Ne′(E)=μ，得到 μ關(guān)于能量消耗E的關(guān)系表達(dá)式，進(jìn)一步根據(jù)用戶自己的有效探測效率期望值μ找到相應(yīng)的能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)E，從而設(shè)置探測時(shí)間間隔T的大小，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的節(jié)能。

3　實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

本文使用Matlab環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析，將本文基于泊松分布模型（Poisson distribution model，PDM）與文獻(xiàn)[7]中已驗(yàn)證正確的基于隨機(jī)路點(diǎn)模型（random way-point model，RWPM）建模得到的無效探測概率隨探測時(shí)間間隔的變化趨勢在Matlab平臺(tái)上進(jìn)行比較，驗(yàn)證了模型的正確性。相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù)n=100，平均接觸時(shí)間相關(guān)參數(shù)m=0.7。實(shí)驗(yàn)中只對兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，這是因?yàn)椋涸谑剑?）中探測周期T是自變量，除了平均接觸時(shí)間相關(guān)參數(shù)外都是常數(shù)；在式（4）中增加了一個(gè)節(jié)點(diǎn)總數(shù)n和探測時(shí)間TL，由于有效探測總數(shù)Ne隨著探測時(shí)間TL的增大而增大，但TL不會(huì)影響Ne的變化趨勢，為了計(jì)算的方便，這里取探測時(shí)間TL=1 s；在式（8）中也只有這幾個(gè)參數(shù)，這里只需進(jìn)行這兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置。然后通過對平均接觸時(shí)間設(shè)置不同的值得到的有效接觸概率進(jìn)行比較，得到不同情況下能量使用效率和有效探測總數(shù)之間的均衡關(guān)系。最后根據(jù)用戶自己的有效探測效率期望值μ得出相應(yīng)的能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)E，進(jìn)一步確定探測時(shí)間間隔T的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備的節(jié)能。

3.1模型驗(yàn)證

本文前面的工作主要是基于泊松分布的建模和無效探測概率的計(jì)算，下面通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性，如圖3所示。由圖3可以看出，本文基于泊松分布模型得到的無效探測概率隨探測時(shí)間間隔的變化趨勢與文獻(xiàn)[7]中驗(yàn)證的無效探測概率隨探測時(shí)間間隔的變化趨勢基本一致，說明模型是有效的。

Fig.3　Comparison on PDW and RWPM圖3PDM與RWPM的比較

由圖3可知，無效探測概率隨著探測時(shí)間間隔的增大而增大，而且當(dāng)探測時(shí)間間隔無限增大時(shí)，無效探測概率接近于1，這是合理的。本文基于泊松分布模型的平均接觸時(shí)間相關(guān)參數(shù)m=0.7，即平均接觸時(shí)間E{Tc}≈1.43 s，當(dāng)探測時(shí)間間隔T<1.43 s時(shí)，此時(shí)無效探測概率Pi(T)接近于0，隨著探測時(shí)間間隔T的增大，無效探測概率Pi(T)也越大，逐漸接近于1，在探測時(shí)間間隔小于2 s時(shí)本文中PDM模型的無效探測概率相對大一些，當(dāng)探測時(shí)間間隔大于2 s時(shí) RWPM模型的無效探測概率相對較大。這是因?yàn)樵赑DM模型中，人進(jìn)行的是目的性活動(dòng)，移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)并不是隨機(jī)的，而RWPM模型中移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)是隨機(jī)的，所以在PDM模型中移動(dòng)設(shè)備之間發(fā)生的接觸次數(shù)要比RWPM模型中的多，那么在探測時(shí)間間隔較短即探測頻繁的情況下，PDM模型中探測時(shí)錯(cuò)失的接觸數(shù)相對多一些，其無效探測概率相對大一些，而在探測時(shí)間間隔較大的情況下，PDM模型中探測到的總數(shù)相對多一些，那么有效探測概率相對較大一些，無效探測概率相對小一些，但是隨著探測時(shí)間間隔的不斷增大最后都趨近于1。因此，如何設(shè)置較大的T還能獲得可觀的有效接觸總數(shù)值得深入探索。

3.2能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)

在前面工作的基礎(chǔ)上，本節(jié)介紹能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)。首先由式（3）得到有效探測概率表達(dá)式，通過給平均接觸時(shí)間設(shè)定不同的值，得到不同平均接觸時(shí)間下有效探測概率Pe(T)與探測時(shí)間間隔T的關(guān)系，如圖4所示。

由圖4可知，無論平均接觸時(shí)間多長，有效探測概率Pe(T)隨著探測時(shí)間間隔T增長的變化趨勢是相同的，都是隨著探測時(shí)間間隔的增大而不斷減小，然而在探測時(shí)間間隔相同的情況下，平均接觸時(shí)間越長有效探測概率越大。這是因?yàn)樵谙嗤奶綔y時(shí)間間隔下，相互接觸時(shí)間越長，當(dāng)Tc

Fig.4　Relation between probe interval and effective detection probability圖4　探測時(shí)間間隔與有效探測概率之間的關(guān)系

然后，根據(jù)式（5）得出能量的消耗E與有效探測總數(shù)之間的關(guān)系。按照能量消耗E與有效探測總數(shù)之間的關(guān)系為平均接觸時(shí)間相關(guān)參數(shù)設(shè)定不同的值，得到不同平均接觸時(shí)間參數(shù)下有效探測總數(shù)隨著能量消耗的變化情況，如圖5所示。為了計(jì)算簡單，這里取探測時(shí)間TL=1 s。

Fig.5　Relation between energy consumption and total number of valid detection圖5　能量消耗與有效探測總數(shù)之間的關(guān)系

由圖5可知，不同平均接觸時(shí)間相關(guān)參數(shù)下有效探測總數(shù)都是隨著能量消耗的增大不斷增加，并且在能量消耗相同的情況下，平均接觸時(shí)間相關(guān)參數(shù)越小即平均接觸時(shí)間越長，有效探測總數(shù)越多。另外，從圖中還可以發(fā)現(xiàn)，在開始階段，有效探測總數(shù)隨著能量消耗增加迅速，然后能量消耗繼續(xù)增加，但是有效探測總數(shù)增加趨勢慢慢減小，最后幾乎不再增加。

最后，根據(jù)式（8）得出能量的有效探測效率G與能量消耗E的關(guān)系，進(jìn)一步在不同平均接觸時(shí)間下根據(jù)用戶自己的有效探測效率期望值μ找到相應(yīng)的能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)E。有效探測效率G與能量消耗E的關(guān)系如圖6所示。

Fig.6　Relation between detection efficiency and energy consumption圖6　有效探測效率與能量消耗之間的關(guān)系

由圖6可知，有效探測效率隨著能量消耗的增大而減小，開始階段，在能量消耗相同的情況下，平均接觸時(shí)間越長，有效探測效率越高，大約在能量消耗大于0.5之后，變化情況相反。由圖6，用戶可以根據(jù)自己的有效探測效率期望值μ找到相應(yīng)的能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)E。例如，當(dāng)有效探測效率期望值為10，平均接觸時(shí)間參數(shù)m分別為0.3,0.5, 1.0時(shí)能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)分別為1.0, 1.4,1.7，相應(yīng)的探測時(shí)間間隔即探測周期為1.00 s, 0.71 s,0.59 s。因此，用戶可以根據(jù)自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、周圍的環(huán)境情況，比如周圍其他用戶的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)情況來設(shè)置探測時(shí)間間隔T的大小，使得以較少的能量消耗獲取比較多的有效探測總數(shù)，進(jìn)而使能量的使用更加有效，達(dá)到節(jié)能的目的。

4　結(jié)束語

針對移動(dòng)群體感知中移動(dòng)設(shè)備發(fā)生接觸的特點(diǎn)，本文提出了一種移動(dòng)群體感知中能量有效的設(shè)備探測模型，然后通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。最后在模型的基礎(chǔ)上，分析得出在移動(dòng)群體感知中，計(jì)劃傳輸數(shù)據(jù)的移動(dòng)設(shè)備能量消耗與探測有效性的均衡點(diǎn)，從而攜帶移動(dòng)設(shè)備用戶可以根據(jù)自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和所在的環(huán)境，設(shè)置探測時(shí)間間隔T，使設(shè)備在接觸探測過程中更加有效地利用能量[12-13]。

移動(dòng)群體感知中，人的移動(dòng)性擴(kuò)大了感知覆蓋范圍，增加了數(shù)據(jù)傳輸機(jī)會(huì)，人們對移動(dòng)終端的管理使感知網(wǎng)絡(luò)維護(hù)更容易，擴(kuò)展更方便靈活[14]。與此同時(shí)，人的參與也帶來了問題與挑戰(zhàn)，感知數(shù)據(jù)的異構(gòu)性與多樣性導(dǎo)致精度不高。當(dāng)然，增加數(shù)據(jù)的數(shù)量可以解決精度問題，數(shù)量的增加又會(huì)帶來數(shù)據(jù)冗余問題，因此如何將其更自然、更便捷、更普遍地與人們的生活相結(jié)合，讓人們能夠不受影響、舒服地體驗(yàn)自己想要的服務(wù)，等待著去研究和解決[15-16]。

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ZHANG Weibin was born in 1989.He is an M.S.candidate at Central South University.His research interests include opportunistic network and group perception.

張魏斌（1989—），男，山西平遙人，中南大學(xué)碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)，群體感知。

ZENG Feng was born in 1977.He is an associate professor and M.S.supervisor at Central South University.His research interest is wireless network technology.

曾鋒（1977—），男，廣東梅州人，中南大學(xué)軟件學(xué)院副院長、副教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

CHEN Zhigang was born in 1964.He is a professor and Ph.D.supervisor at Central South University.His research interests include trusted computing,network and distributed computing.

陳志剛（1964—），男，湖南益陽人，中南大學(xué)軟件學(xué)院院長、教授、博士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)榭尚庞?jì)算，網(wǎng)絡(luò)與分布式計(jì)算。

TAN Ziyi was born in 1991.She is an M.S.candidate at Central South University.Her research interest is opportunistic network.

譚紫逸（1991—），女，湖南寧鄉(xiāng)人，中南大學(xué)碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)。

CAO Zhongjie was born in 1992.He is an M.S.candidate at Central South University.His research interest is opportunistic network.

曹忠杰（1992—），男，山西大同人，中南大學(xué)碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)。

GUO Lin was born in 1990.He is an M.S.candidate at Central South University.His research interests include cognitive wireless network,sensor networks and big data.

郭霖（1990—），男，河南濟(jì)源人，中南大學(xué)碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)檎J(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)，傳感器網(wǎng)絡(luò)，大數(shù)據(jù)。

*The National Natural Science Foundation of China under Grant No.61103202(國家自然科學(xué)基金);the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China under Grant No.20110162120046(高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金); the Teacher Research Foundation of Central South University under Grant No.2014JSJJ019(中南大學(xué)教師研究基金);the Fundamental Research of Central South University of Central Universities Projects under Grant Nos.2015zzts232,2016zzts386(中南大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金).

Received 2015-07,Accepted 2015-09.

CNKI網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版:2015-10-13,http://www.cnki.net/kcms/detail/11.5602.TP.20151013.1557.002.html

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

中圖分類號：TP393

doi:10.3778/j.issn.1673-9418.1507052

Energy Efficient Device Detection Model in Mobile GroupAwareness?

ZHANG Weibin+,ZENG Feng,CHEN Zhigang,TAN Ziyi,CAO Zhongjie,GUO Lin
School of Software,Central South University,Changsha 410075,China
+Corresponding author:E-mail:zhangweibincsu@qq.com

Abstract:There is a trade-off relationship between the number of effective detections and the energy efficiency of mobile devices in the mobile group awareness network,in view of the characteristics of mobile devices in mobile group awareness,this paper presents a model of energy efficient device detection in mobile group awareness.Firstly, the detection process based on the Poisson distribution model is modeled to get the ineffective detection probability of mobile devices.Through the experiments to verify the model,the results show that the model is correct and reasonable.Then the relations of the total number of valid detections and probe interval are achieved.Finally,based on the model analysis,the equilibrium points of energy consumption and detection effectiveness in different situations are obtained,the mobile device owners can set the detection intervalTaccording to their environment,so as to save the energy of mobile devices.

Key words:mobilegroupawareness;mobiledevices;probeinterval;energyuseefficiency;numberofeffectivedetections