DTN網(wǎng)絡中基于效用路由方案研究.pdf

1、容滯網(wǎng)絡（DTN）是近年來發(fā)展起來的一種新興網(wǎng)絡技術。主要應用于大延遲、超長等待時間、間歇連通等極端環(huán)境下的網(wǎng)絡通信。由于能夠適應極端惡劣的通信環(huán)境，容滯網(wǎng)絡一經(jīng)發(fā)展，便倍受青睞，在軍事、交通、海洋監(jiān)測、野生動物追蹤、衛(wèi)星通信等多方面得到了應用，成為各國研究的熱點。容滯網(wǎng)絡的健壯性導致了其路由算法的復雜性和多樣性。近年來，學者們針對不同的應用場合，開發(fā)了不同的算法和協(xié)議。其研究熱點問題主要包括 3個方面:路由技術、節(jié)點移動模型和基于DT

2、N的數(shù)據(jù)分發(fā)和檢索等.本論文致力于研究路由機制。
　　 由于DTN的特殊性，DTN中存在很多不確定性，如動態(tài)拓撲結構、隊列緩存、節(jié)點壽命、連接持續(xù)時間等，所以路由技術一直是DTN技術的難點和熱點之一。
　　 針對DTN環(huán)境的特殊性，許多相關的路由協(xié)議被不斷的提出，其中較具影響的有Epidemic，Spray and Wait，Prophet等協(xié)議。這些路由協(xié)議可以分成單復制和多復制算法，在單復制方案中，網(wǎng)絡節(jié)點間只存在唯

3、一一個中繼使得信息可以傳遞到終點，例如消息的拷貝可能在每個相遇節(jié)點基于一個效用函數(shù)被轉發(fā)；在多復制方案中，消息的拷貝允許或者不被允許成倍散發(fā)出去。在洪泛機制里,在相遇情況下，節(jié)點簡單的相互交換數(shù)據(jù)。當消息拷貝被限制的時候,就要采用一種變化的方式進行散發(fā)，包括只有源節(jié)點可以對其他節(jié)點散發(fā)消息的方案和中繼節(jié)點在到達目的節(jié)點前允許向相遇節(jié)點散發(fā)消息的方案。
　　 以上Epidemic方案, 網(wǎng)絡中的聚束（Bundle）數(shù)量無法得到控制

4、，勢必網(wǎng)絡開銷比較大，Spray and Wait方案在源端控制聚束的數(shù)量為L，但是也沒給出如何對L進行取值，Prophet方案是Epidemic路由與效用路由結合來減小網(wǎng)絡開銷比較成功的例子，此處的效用被定義為根據(jù)歷史信息計算的碰面概率，但它控制網(wǎng)絡中聚束的數(shù)量不具有收斂性，即只要滿足相遇節(jié)點到目標節(jié)點的概率比自身到目標節(jié)點的概率大就會遞交這個消息，實質上是一種受控的洪泛，且控制粒度很粗。另外還存在一種數(shù)據(jù)包無法遞交的情況，比如說，如

5、果源端節(jié)點到目標節(jié)點的概率是0.9，那么在網(wǎng)絡中可能不存在到目標節(jié)點的概率比0.9更大的中間節(jié)點，此時就退化為直接遞交，甚至根本無法遞交。
　　 本文首先對DTN的概念、體系結構、及其各種常見路由進行分析和總結，針對上述問題，提出下列方案：
　　 1、一種基于效用和冗余的混合轉發(fā)機制----可變效用路由機制，它用數(shù)據(jù)包已經(jīng)遞交的次數(shù)與相遇節(jié)點到目標節(jié)點的概率兩個參數(shù)來共同決定這個數(shù)據(jù)包是否轉發(fā)給相遇節(jié)點。它有如下特點：克

6、服了單復制的路由機制的遞交率不高的缺陷；克服了泛洪路由機制的網(wǎng)絡開銷太大的缺陷；克服了PROPHET路由協(xié)議中數(shù)據(jù)包數(shù)量在網(wǎng)絡里可能無限增大的缺陷，大大減小了退化為直接遞交的可能性。
　　 2、另一種效用和冗余的混合轉發(fā)機制----效用遞增的路由機制。在基于效用的路由算法---PROPHET的基礎之上進行的改進，把每個數(shù)據(jù)包關聯(lián)一個效用值，每個節(jié)點也有一個到其他節(jié)點的效用值，用數(shù)據(jù)包的效用值與相遇節(jié)點到目標節(jié)點的效用值來共同決定