容迟容断网络路由机制的设计与仿真实现

论文摘要

近年来出现一类具有链路长延迟、端到端路径频繁中断、能量缺乏供给、存储能力有限等特点的网络,该类网络无法直接应用现有Internet体系结构和协议。针对这些特点,研究人员提出了容迟容断网络（Delay/Disruption Tolerant Network, DTN）的概念,并提出了DTN的体系结构及协议。在DTN的恶劣环境下,保证数据可靠传输的关键技术有多种,目前得到学术界广泛关注的是路由技术。DTN路由主要解决在此环境挑战下决定采用何种路由策略进行选路、采用何种扩散方式传递路由信息,以及处理组成员管理、报文转发、状态维护和报文重传等一系列问题。针对节点能否获得先验知识,本文分别设计了基于无拓扑信息的DTN动态路由算法以及基于部分拓扑信息的DTN双时隙最优路由算法。本文通过对DTN中无拓扑信息的路由算法进行分析,设计了基于模型的DTN动态路由（Danamic Routing Based on Model, DRBM）算法。针对无拓扑信息的网络中,节点的位置信息无法事先确定的特点,本文设计了动态更新节点访问概率及相遇概率的过程,并在此基础上自适应选择中继节点。对于可获得部分拓扑信息的网络,本文通过对DTN中部分拓扑信息路由算法进行分析,设计了基于部分拓扑信息的DTN双时隙最优路由（Optimal Routing for Double Slot, ORDS）算法。ORDS算法将DTN周期离散为若干时隙,基于双时隙的路由选择可以保证大部分业务在链路失效前完成转发,提供对可预测的链路中断的容忍。选择最优路径时,采用传输延时和延时抖动率作为路径参数,保证传输的可靠性和稳定性。针对节点失效的可能性,通过备用路径提供对不可预测的节点故障造成的链路中断的容忍。本文在VC++编程环境下,对上述设计的算法进行了仿真实现以及性能分析。仿真结果表明,DRBM算法和ORDS算法可以提高数据传输成功率并降低传输平均延时,同时可以避免产生大量冗余报文副本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 容迟容断网络概述
• 1.1.1 容迟容断网络的提出及发展
• 1.1.2 容迟容断网络的特点
• 1.1.3 容迟容断网络的应用
• 1.2 容迟容断网络体系结构
• 1.3 容迟容断网络关键技术
• 1.4 课题来源
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 DTN路由框架
• 2.1.1 DTN路由拓扑模型
• 2.1.2 DTN拓扑状态信息
• 2.2 DTN路由算法
• 2.2.1 无拓扑信息的路由算法
• 2.2.2 改进的无拓扑信息的路由算法
• 2.2.3 基于部分拓扑信息的路由算法
• 第3章 容迟容断网络路由机制的设计
• 3.1 基于模型的DTN动态路由算法的设计
• 3.1.1 网络模型
• 3.1.2 概率计算
• 3.1.3 概率更新
• 3.1.4 自适应中继选择
• 3.1.5 转发规则
• 3.1.6 算法流程
• 3.2 基于拓扑的DTN双时隙最优路由算法的设计
• 3.2.1 网络模型
• 3.2.2 相关参数的定义及计算
• 3.2.3 最优延时阈值的确定
• 3.2.4 路由发现
• 3.2.5 转发规则
• 3.2.6 路由扩展
• 3.2.7 算法流程
• 第4章 仿真实现与性能评价
• 4.1 仿真实现
• 4.1.1 仿真程序总体框架
• 4.1.2 主要数据结构和函数
• 4.2 性能评价
• 4.2.1 基准算法
• 4.2.2 仿真拓扑及参数设置
• 4.2.3 性能指标
• 4.2.4 基于模型的DTN动态路由算法的性能评价
• 4.2.5 基于拓扑的DTN双时隙最优路由算法的性能评价
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢