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容迟网络(Delay Tolerant Network,DTN)是一种在源节点和目的节点之间不存在稳定的端到端链路,利用节点移动带来的相遇机会间歇性进行通信的自组织网络。DTN为信息共享提供了新的数据传输机制和理论支持,在地震灾难应急、缺乏基础设施的偏远落后山村通信,传感器网络等领域具有广泛的应用前景。DTN是一种缺乏稳定端到端链路的新型网络体系结构,其链路状态、网络拓扑结构等具有诸多不确定因素,导致传统的基于TCP/IP的路由算法无法有效的应用于容迟网络之中,因此设计高效的路由算法是DTN研究领域面临的主要挑战。
本文主要研究容迟网络中的路由算法。首先,鉴于节点间连接时间对消息能否被成功传输有重要影响,在Prophet的基础上,提出了基于节点间连接强度的概率路由算法Prophet-CSN(a Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters and Transitivity Based on Connection Strength Between Nodes)。然后,为了进一步有效地控制Prophet-CSN算法的网络开销,提出了基于节点投递概率的自适应喷射等待路由算法DPN-ASW(An Adaptive Spray and Wait Routing Algorithm Based on Delivery Probability of Node)。主要工作如下:
(1)根据节点间的连接时间和连接次数给出了节点间连接强度的概念,然后根据节点间连接强度感知连接时间对路由算法性能的影响。结合节点间连接强度和相遇历史信息定义了节点投递概率,在Prophet的基础上,提出了基于节点间连接强度的概率路由算法Prophet-CSN。该算法根据节点投递概率筛选中继节点,减少了由于连接时间过短而导致的传输中断的发生,提高了路由算法的整体性能。
(2)在DPN-ASW算法的喷射阶段提出了非对称的副本分配策略DPN-ASW-ARDS,根据节点投递概率自适应地调整消息副本的分配数量,从而更能适应当前的网络环境。提出了投递概率区分度的概念,在DPN-ASW算法的等待阶段实现了基于节点投递概率区分度的转发策略DPN-ASW-FSDDP,规定当相遇节点间的投递概率区分度大于给定的阈值DDPthreshold时,才允许将消息转发给相遇节点,在充分利用节点间相遇机会的同时,又能避免消息在投递概率近似的节点间转发,减少了不必要的中继转发跳数,有效地控制了网络开销。
(3)采用ONE仿真平台,分别在Infocom06和Cambridge数据集上,将本文提出的路由算法和已有的算法从仿真时间、生存周期、缓存空间和消息产生间隔四个方面进行对比。实验结果表明,本文所提出的算法在Infocom06和Cambridge数据集中均能在提高投递率和降低平均时延的同时,有效地控制网络开销。
本文主要研究容迟网络中的路由算法。首先,鉴于节点间连接时间对消息能否被成功传输有重要影响,在Prophet的基础上,提出了基于节点间连接强度的概率路由算法Prophet-CSN(a Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters and Transitivity Based on Connection Strength Between Nodes)。然后,为了进一步有效地控制Prophet-CSN算法的网络开销,提出了基于节点投递概率的自适应喷射等待路由算法DPN-ASW(An Adaptive Spray and Wait Routing Algorithm Based on Delivery Probability of Node)。主要工作如下:
(1)根据节点间的连接时间和连接次数给出了节点间连接强度的概念,然后根据节点间连接强度感知连接时间对路由算法性能的影响。结合节点间连接强度和相遇历史信息定义了节点投递概率,在Prophet的基础上,提出了基于节点间连接强度的概率路由算法Prophet-CSN。该算法根据节点投递概率筛选中继节点,减少了由于连接时间过短而导致的传输中断的发生,提高了路由算法的整体性能。
(2)在DPN-ASW算法的喷射阶段提出了非对称的副本分配策略DPN-ASW-ARDS,根据节点投递概率自适应地调整消息副本的分配数量,从而更能适应当前的网络环境。提出了投递概率区分度的概念,在DPN-ASW算法的等待阶段实现了基于节点投递概率区分度的转发策略DPN-ASW-FSDDP,规定当相遇节点间的投递概率区分度大于给定的阈值DDPthreshold时,才允许将消息转发给相遇节点,在充分利用节点间相遇机会的同时,又能避免消息在投递概率近似的节点间转发,减少了不必要的中继转发跳数,有效地控制了网络开销。
(3)采用ONE仿真平台,分别在Infocom06和Cambridge数据集上,将本文提出的路由算法和已有的算法从仿真时间、生存周期、缓存空间和消息产生间隔四个方面进行对比。实验结果表明,本文所提出的算法在Infocom06和Cambridge数据集中均能在提高投递率和降低平均时延的同时,有效地控制网络开销。