延迟容忍网络路由算法研究

论文摘要

延迟容忍网络(Delay Tolerant Network,DTN)是一种新型的网络体系结构,能在时延长和连接中断频繁等受限网络条件下进行通信。这种网络体系结构在车载网络,野生动物追踪,深空探测,乡村通信和军事战场网络等多种网络上有着很强的理论研究和实用价值。由于DTN网络的拓扑结构具有动态性,链路的中断可能要比连接更加地频繁,在某段时间内端到端的路径可能不存在,因此DTN路由问题的研究是一个富有挑战性的工作。本文以DTN网络的路由算法为主要研究对象,阐述了DTN网络的研究背景、特征、体系结构、研究现状、应用前景以及面临的挑战,分析了DTN网络的路由算法,并在已有研究的基础上,对DTN路由算法的问题进行了深入研究,主要研究成果有:1)针对已有DTN路由算法的数据传输成功率低的问题,利用节点间相遇间隔时间的历史信息及节点间相遇概率的传递性,通过动态调整节点间转发概率及转发概率的修正因子,提出了一种基于自修正转发概率的DTN路由算法。仿真结果表明,该算法在选择转发节点时具有较好的针对性与准确性,性能优于其他同类算法。2)利用节点访问区域单元的次数信息和节点间访问区域单元概率的传递性,提出了一种基于区域访问的DTN路由算法,并对节点设计了合理的移动模型。该算法通过区域单元访问次数计算出节点在整个区域内的相遇概率,在提高网络传输性能的同时,有效地控制网络开销。最后通过仿真实验验证了该算法的有效性。3)在移动空间思想的基础上,结合欧几里得空间距离公式,提出了一种基于空间距离的DTN路由算法,把整个区域看成一个n维空间,节点访问各个区域单元的次数看成节点的坐标,利用节点坐标计算节点间的空间距离,提高选择转发节点针对性,实现消息的转发。仿真结果表明,该算法提高了选择转发节点时的针对性与准确性,并提高了数据传输的成功率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 网络特征
• 1.3 体系结构
• 1.3.1 体系结构概述
• 1.3.2 存储转发
• 1.3.3 节点与端点
• 1.3.4 优先权分类
• 1.3.5 路由和转发
• 1.3.6 可靠性和保管传输
• 1.4 研究现状
• 1.5 应用前景
• 1.6 面临的挑战
• 1.7 论文的组织结构
• 2 延迟容忍网络路由算法分析
• 2.1 网络模型
• 2.2 路由算法分类
• 2.2.1 单播路由算法
• 2.2.2 组播路由算法
• 2.2.3 选播路由算法
• 2.3 本章小结
• 3 基于自修正转发概率的 DTN 路由算法
• 3.1 概述
• 3.2 相关工作
• 3.3 路由算法设计
• 3.3.1 符号定义
• 3.3.2 转发概率的动态调整
• 3.3.3 自修正因子的动态调整
• 3.4 仿真与结果分析
• 3.4.1 仿真工具
• 3.4.2 相关性能指标
• 3.4.3 网络模型及参数
• 3.4.4 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于区域访问的 DTN 路由算法
• 4.1 概述
• 4.2 相关工作
• 4.3 节点移动模型
• 4.4 路由算法设计
• 4.4.1 符号定义
• 4.4.2 区域转发矩阵
• 4.4.3 时隙结束时的访问次数更新
• 4.4.4 节点相遇时的转发矩阵更新
• 4.5 仿真与结果分析
• 4.5.1 模拟环境
• 4.5.2 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 基于空间距离的 DTN 路由算法
• 5.1 概述
• 5.2 相关工作
• 5.3 节点移动模型
• 5.4 路由算法设计
• 5.4.1 符号定义
• 5.4.2 基于空间距离的算法
• 5.5 仿真与结果分析
• 5.5.1 仿真环境配置
• 5.5.2 仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文