中断容滞网络路由关键技术的研究

论文摘要

随着新型网络的出现,例如传感网络、深空通信网络等,由于节点的移动性、区域密集度、间歇功率的能量管理、有限的无线覆盖、无线障碍、恶意袭击等因素导致网络具有较高的链接延迟和间断性链接的特点,我们称这种网络为中断容滞网络DTN（Disruption-tolerant Network）,基于TCP/IP协议的路由协议难以满足该网络的路由要求。DTN研究的目的就是为这种没有端到端链接为前提的网络提供可靠的端到端的通信。本文分析了DTN中使用TCP/IP协议的限制,介绍了DTN架构体系,分析了影响路由性能的关键技术,并且以不同的丢弃策略为例,通过仿真的方法,分析了不同丢弃策略对Epidemic路由算法性能的影响,随后研究了两种路由策略:基于多复本的路由和基于链接持续概率的路由,分别提出了相应的改进路由算法。文中研究的基于多复本的路由以发散等待SNW（Spray and Wait）算法为基础,分析一般发散等待和二分发散等待算法中的两个阶段:发散阶段和等待阶段。对发散阶段的分发方法作了改进,提出了针对网络密集区域的比例发散方法,并且根据网络具体的疏密程度采取不同的分发方法,仿真验证了在不影响其它路由性能的前提下,能提高报文的交付率;同时,相对与发散等待算法中的等待阶段,不是绝对地等待与目的节点相接触,而是把单个复本转发给比本节点更合适的另一节点。仿真验证了加入这两个阶段的改进方案的算法具有更高的交付率,更小的交付延时和占用缓存的时间,以及更少的开销。本文提出的基于链接持续概率的路由,采用逐跳分布式计算的方法,计算当前与某中继节点存在的链接的维持概率,根据路径维持概率、报文经历的跳数和单个链接维持的概率,为节点中存储的报文进行一个“报文-链接”对的排序,根据排序后的顺序转发报文。该方法使用最好的链接优先发送,避免了接触断开导致的无效传输,充分利用了可知的与节点运动相关的信息。用仿真的方法比较了该算法与MaxProp算法,在交付、延迟和开销性能方面都比MaxProp算法好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 专用术语缩写 （Acronyms）
• 第一章 绪论
• 1.1 DTN 路由的研究背景及应用
• 1.2 DTN 路由的研究现状和成果
• 1.3 论文结构和主要内容
• 第二章 TCP/IP及DTN体系结构
• 2.1 TCP/IP 协议簇的应用
• 2.1.1 Internet 与 TCP/IP
• 2.1.2 Internet 以外的受限网络的特点
• 2.1.3 TCP/IP 应用于 DTN 的局限性
• 2.2 DTN 的体系结构
• 2.2.1 延迟容忍网络DTN 体系结构概述
• 2.2.2 数据束Bundle 和束的封装
• 2.2.3 DTN 节点
• 2.2.4 接触 （Contact）
• 2.2.5 “存储-转发”模式的报文交换
• 2.2.6 非会话协议
• 2.2.7 路由和保管传递 （Custody Transfer）
• 2.2.8 DTN 域
• 2.2.9 由传输层导致的延迟隔离
• 2.2.10 束服务等级CoS （Class of Service）
• 2.2.11 命名和地址
• 2.2.12 安全性
• 2.2.13 DTN 体系结构实现原型
• 2.3 本章小结
• 第三章 DTN路由的关键技术及多复本DTN路由
• 3.1 DTN 路由概述
• 3.1.1 DTN 路由实现的目标
• 3.1.2 DTN 路由面临的基本问题
• 3.2 DTN 路由的关键技术
• 3.2.1 拥塞控制
• 3.2.2 运动模型 （Mobility Model）
• 3.2.3 拓扑先念知识
• 3.2.4 延迟模型
• 3.2.5 多播路由方案
• 3.2.6 域间路由方案
• 3.2.7 仿真平台与参数的选择
• 3.3 基于多复本的DTN 路由算法
• 3.3.1 路由性能度量
• 3.3.2 仿真平台的框架及仿真场景
• 3.3.3 基于不同丢弃策略的路由比较
• 3.3.4 不同复本分配策略的SNW 算法
• 3.3.5 比例发散转发路由算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 DTN基于预测的路由算法
• 4.1 位置的预测
• 4.1.1 物理空间位置的预测
• 4.1.2 概率空间位置的预测
• 4.2 链接可用性模型
• 4.2.1 节点接触概率的预测
• 4.2.2 链接维持概率的预测
• 4.2.3 链接持续时间的预测
• 4.3 基于链接维持概率的路由选择
• 4.3.1 路由度量指标
• 4.3.2 报文等级列表
• 4.3.3 算法描述
• 4.3.4 仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 内容的总结
• 5.2 对今后研究的展望
• 致谢
• 参考文献