能量敏感的散发等待路由研究

论文摘要

容滞网络(DTN:Delay/Disruption Tolerant Networks)是近年来发展起来的一种新兴网络技术。主要应用于大延迟、超长等待时间、间歇连通等极端环境下的网络通信。由于能够适应特殊的通信环境,容滞网络一经发展,便备受青睐,在军事、交通、海洋监测、野生动物追踪、卫星通信等方面得到了实际的应用,成为各国研究的热点。容滞网络的健壮性导致了其路由算法的复杂性和多样性。近年来,学者们针对不同的应用场合,发展了不同的算法和协议。容滞网络的性能,比如端到端的递交率、递交延迟、开销以及网络的存活时间、都与网络中移动节点的行为密切相关。而这些移动节点一般仅拥有有限的资源,比如有限的电力、带宽、存储空间、计算资源等等。并且容滞网络采用多拷贝路由使得节点处易发生拥塞现象。因此,研究有限资源条件下,容滞网络的路由算法和路由协议,缓解网络拥塞,提高网络性能以及存活时间,具有重要的意义。如何更有效的利用节点有限的可用资源问题是容滞网络研究的热点之一。为了解决容滞网络的散发等待路由的节能问题,提高网络的存活率,同时避免在转发报文时的随机性和盲目性,本文提出了能量敏感的散发等待(Energy Aware Spray and Wait)路由机制,利用节点剩余能量值来优化报文转发决策。本文通过随机网络仿真工具TheONE对所提的路由协议进行了仿真。仿真结果表明,与源端散发等待路由机制、二分法散发等待路由机制等相比,本文提出的能量敏感的散发等待路由机制在平均投递率、平均时延等方面都有明显的改善。并且,EASW (Energy Aware Spray and Wait)能够增大网络的存活时间。本文的主要工作和创新点有如下几点：1、对现有的容滞网络路由协议和路由算法进行了研究分析,讨论了每种协议的实现方式及适用场景。说明了各种协议在目前状况下可能对网络性能产生的不利影响。2、现有的散发等待路由协议在散发阶段有两种策略：源端散发和二分法散发。在容滞网络环境中,存在很多节点能量紧缺,寿命有限的情况,此两种散发方式极易造成节点能量耗尽,网络分割增多。结合节点寿命信息,我们提出了能量敏感的散发等待路由协议,该协议在报文散发阶段考虑了节点的能量,能够成功降低节点能量耗尽情况的发生率,改善整个网络的连通性,提高报文的递交率。3、在TheONE仿真平台上构建容滞网络路由协议仿真环境,对现有协议和改进后协议进行仿真比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 容滞网络的研究背景
• 1.2 容滞网络的特征
• 1.3 DTN研究现状和主要任务
• 1.4 本章小结
• 第二章 容滞网络体系结构
• 2.1 容滞网络的网络模型
• 2.2 为什么需要容滞网络
• 2.3 本章小结
• 第三章 容滞网络聚束层协议及路由研究
• 3.1 聚束层协议介绍
• 3.1.1 聚束层概述
• 3.1.2 聚束与聚束封装
• 3.1.3 DTN节点介绍
• 3.1.4 监管传输（Custody Transfers）
• 3.1.5 互联网路由还是DTN路由
• 3.2 容迟网路路由算法介绍
• 3.2.1 路由目标
• 3.2.2 源路由（Source Routing）和逐跳路由（Per-hop Routing）
• 3.2.3 报文分片（Message Splitting）
• 3.2.4 路由选择算法的信息库（Knowledge Oracles）
• 3.2.5 容滞网络路由选择算法分类
• 3.3 容迟网路路由协议介绍
• 3.3.1 蔓延路由协议（Epidemic Routing Protocol）
• 3.3.2 概率路由协议（Prophet Routing Protocol）
• 3.3.3 散发等待路由协议（Spray and Wait Routing Protocol）
• 3.4 容滞网络排队策略（Queuing Policies）
• 3.5 本章小结
• 第四章 能量敏感的散发等待路由协议研究
• 4.1 能量敏感的散发等待路由（EASW）协议介绍
• 4.2 仿真环境介绍及结果分析
• 4.2.1 仿真环境介绍
• 4.2.2 实验仿真
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 附图表
• 致谢