【摘要】：延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Networks,DTN)是一種不同于傳統(tǒng)TCP/IP類型網(wǎng)絡(luò)的新型資源限制型特種網(wǎng)絡(luò)。該類型網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)MANET網(wǎng)絡(luò)不同:網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間不存在穩(wěn)定的端到端的傳輸路徑,因此在該類網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)的具體時(shí)延無(wú)法進(jìn)行預(yù)測(cè)。并且由于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)屬于資源受限網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的本地報(bào)文隊(duì)列大小也會(huì)有一定限制,網(wǎng)絡(luò)中也經(jīng)常發(fā)生丟包的現(xiàn)象。為解決延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文數(shù)據(jù)難以成功傳輸?shù)膯?wèn)題,各種延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由算法被先后提出。傳統(tǒng)的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由算法主要基于報(bào)文數(shù)據(jù)的復(fù)制數(shù)量進(jìn)行分類,通常被劃分為單副本轉(zhuǎn)發(fā)型路由協(xié)議和多副本分發(fā)型路由協(xié)議兩種。單副本轉(zhuǎn)發(fā)路由算法在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于特定報(bào)文只保存唯一副本,這樣的路由算法往往會(huì)由于連接的突然中斷或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境過(guò)大無(wú)法遇到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)而導(dǎo)致報(bào)文成功投遞率不高。然而使用這一策略可以有效降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比率及節(jié)點(diǎn)額外資源消耗,尤其在資源受控嚴(yán)格的野外環(huán)境中,該類方法更加適用。相反,多報(bào)文副本分發(fā)路由算法主要通過(guò)增加各報(bào)文數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)量,盡量提高成功投遞到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率。但這樣也會(huì)導(dǎo)致路由算法資源消耗大,容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞反而導(dǎo)致性能下降。由于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的頻繁移動(dòng)性、資源受限性以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多變性,提出解決各類問(wèn)題的高效路由算法已經(jīng)成為當(dāng)今該領(lǐng)域的熱門議題。本文針對(duì)DTN的如上問(wèn)題,提出了若干基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)社會(huì)屬性的路由算法,分別從投遞率、傳輸時(shí)延以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等方面提升了算法的性能。主要做了如下研究工作:(1)改進(jìn)基于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的DTN路由算法。由于傳統(tǒng)基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)地理信息的路由算法,選擇的中繼節(jié)點(diǎn)無(wú)法滿足報(bào)文投遞準(zhǔn)確性的要求。針對(duì)該缺點(diǎn),本文提出了基于運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行節(jié)點(diǎn)選擇的路由算法。按一定頻率獲取移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的地理信息,根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)具有社會(huì)屬性、移動(dòng)具有規(guī)律性、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相對(duì)更加穩(wěn)定且可預(yù)見(jiàn)的特點(diǎn)。計(jì)算節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移的方向和移動(dòng)距離,選擇使用類洪泛路由算法,根據(jù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)選擇權(quán)值高的方向?qū)?jié)點(diǎn)報(bào)文進(jìn)行分發(fā)。(2)針對(duì)現(xiàn)有延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由算法在報(bào)文傳遞過(guò)程中報(bào)文分發(fā)策略不夠靈活而導(dǎo)致延遲大、投遞率低的問(wèn)題。本文基于預(yù)期值計(jì)算的路由算法,提出了基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通話歷史記錄計(jì)算預(yù)期通斷時(shí)長(zhǎng)以及報(bào)文傳遞延遲值,并根據(jù)結(jié)果選擇中繼節(jié)點(diǎn)、分配副本數(shù)量進(jìn)行報(bào)文擴(kuò)散轉(zhuǎn)發(fā)的基于預(yù)期延遲值的擴(kuò)散轉(zhuǎn)發(fā)路由。算法分為多副本分發(fā)和單副本轉(zhuǎn)發(fā)兩個(gè)階段。在多副本分發(fā)階段,根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的活躍度選擇中繼節(jié)點(diǎn),再由兩節(jié)點(diǎn)間的預(yù)期通斷時(shí)長(zhǎng)分配傳遞報(bào)文的副本數(shù)目,加快報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的分發(fā),降低傳輸延遲。同時(shí)為保證報(bào)文TTL到期前傳遞成功,在單副本轉(zhuǎn)發(fā)階段增加自身和鄰居節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的相遇等待時(shí)長(zhǎng)的考慮,選擇最優(yōu)節(jié)點(diǎn)再轉(zhuǎn)發(fā),降低無(wú)效傳輸帶來(lái)的報(bào)文冗余。(3)提出了基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)社會(huì)屬性的分簇混合路由算法。算法分為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)熱啟動(dòng)分簇階段和報(bào)文路由分發(fā)階段兩個(gè)部分,將具有中心相似性的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)定義的分簇方法進(jìn)行分組。因?yàn)橥M移動(dòng)節(jié)點(diǎn)屬性相近,移動(dòng)習(xí)慣、與其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接觸頻率也相像,因此可將簇集合看作一個(gè)單一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。同時(shí)為提高簇內(nèi)與簇間的報(bào)文分發(fā)效率,本算法分別對(duì)兩種不同狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分,選擇使用不同的分發(fā)策略進(jìn)行報(bào)文數(shù)據(jù)的投遞傳播,以達(dá)到最優(yōu)報(bào)文投遞率、平均傳輸時(shí)延以及盡量低的報(bào)文冗余率。本文借鑒了前人提出的路由算法中的優(yōu)秀思想,在此基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)算法進(jìn)行優(yōu)化。并更進(jìn)一步提出在將人視為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景下,如何利用節(jié)點(diǎn)的社會(huì)屬性來(lái)提升路由算法性能。將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的緩存隊(duì)列管理方法與報(bào)文選擇分發(fā)策略相結(jié)合,證明了相對(duì)只考慮節(jié)點(diǎn)的相遇概率或者刻意去增加網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文副本的數(shù)目的傳統(tǒng)路由算法,本文所提出的路由算法在各項(xiàng)性能上更具優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

與傳統(tǒng)ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議不同，延遲容忍網(wǎng)絡(luò)放寬了一些假設(shè)條件：允許連接鏈路中逡逑斷和報(bào)文傳輸?shù)拈L(zhǎng)時(shí)延，網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)鋱D頻繁變化以及連接其他異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。延遲容逡逑忍網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在傳輸層上添加了邋Ｂｕｎｄｌｅ層來(lái)創(chuàng)建覆蓋網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)［１７］，圖２．１為傳統(tǒng)逡逑ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和ＤＴＮ傳輸協(xié)議的結(jié)構(gòu)比較。逡逑７逡逑

在固定場(chǎng)所進(jìn)行互動(dòng)的人或團(tuán)體。研究發(fā)現(xiàn)，，相同組織中的人之間更容易產(chǎn)生聯(lián)系。逡逑由于智能移動(dòng)設(shè)備的逐漸普及，因此將組織性這一概念引入到延遲容忍網(wǎng)絡(luò)通逡逑信中來(lái)進(jìn)行研究也是一太趨勢(shì)圖２．２舉例了一個(gè)拓?fù)鋱D中的３個(gè)組織結(jié)構(gòu)，由于逡逑在相同組織內(nèi)的成員間接觸機(jī)會(huì)更大，因此選擇將報(bào)文傳遞給與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)同組織的逡逑移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)可以有效增加報(bào)文成功投遞率＾逡逑S肧緬義�？S緬危垮�？辶x蟂肧緬蜸茫垮義�？？？？辶x賢跡玻采緇嵬繾櫓峁瑰義希疲椋玨澹玻插澹裕瑁邋澹螅簦恚悖簦酰潁邋澹錚駑澹簦瑁邋澹螅錚悖椋幔戾澹睿澹簦鰨錚潁脲義希ǎ玻┲行男藻義顯諭綬治鮒�，中心性是片樞一个邑毌皆戙连通能力很重要诞�攘恐�。灾J映馘義先萑掏韁校詰闃行男裕郟玻保蕕拇笮⊥ǔ１揮美雌瑯懈靡貧詰閌欠袷屎獻(xiàn)魑屑探阱義系恪叮拗翟醬笤絞屎獻(xiàn)魑屑探詰閾⒈ㄎ�。中心嗅jǔ１環(huán)治鄭仁行膩義閑允親羆虻サ鬧行男遠(yuǎn)齲贛虢詰闃苯酉嗔鈉淥詰愕謀叩氖俊＝詰愣仁行膩義閑栽礁擼肫淥詰憬喲サ幕嵩醬�，因绰枂苘好的消息转发者。中间中心屑s屏垮義狹送ü媒詰愕淖疃搪肪兜氖�。其有高中间中心芯壞皆戙可诣�刂蘋蛘甙鎦詰沐義霞淶牧櫻允潛ㄎ慕換恢欣硐氳鬧屑探詰恪＝詠行男允侵傅剿釁淥詰愕膩義獻(xiàn)疃搪肪兜鈉驕�。染J詰憷肷緇嵬繽賈行暮芙

本文編號(hào)：2571525