移動(dòng)時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)中能量有效機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制.pdf

1、隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，相應(yīng)的出現(xiàn)了越來越多具有挑戰(zhàn)性的通信環(huán)境。在這些特定環(huán)境中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷開的現(xiàn)象，導(dǎo)致消息在傳輸過程中不存在穩(wěn)定的端到端鏈路，因此現(xiàn)有的TCP/IP協(xié)議集關(guān)于網(wǎng)絡(luò)特征（如穩(wěn)定的端到端鏈路、低時(shí)延、低丟包率等）的假設(shè)并不滿足。近年來，時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Network，DTN)由于具有鏈路不穩(wěn)定性和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性等特征，受到了越來越多研究者的關(guān)注。而在移動(dòng)時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay T

2、olerant Mobile Network，DTMN)中，由于長(zhǎng)時(shí)延以及間斷性連接等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的移動(dòng)自組網(wǎng)（Mobile Ad hoc NETwork，MANET）的路由協(xié)議并不適用。此外由于DTMN中節(jié)點(diǎn)電池的電量通常是有限的且不易更換，從優(yōu)化能量效率延長(zhǎng)電池使用時(shí)間的角度，非常有必要設(shè)計(jì)基于能效的機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)算法。本論文從基于距離的機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)、以及結(jié)合能量收集技術(shù)的機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)兩方面，對(duì)移動(dòng)時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)中能量有效機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行了探索性

3、的研究。
　　首先，本論文研究了DTMN中基于距離的能量有效機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)(DEEOF)算法。對(duì)于現(xiàn)有文獻(xiàn)中的機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)算法，源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)一旦相遇，源節(jié)點(diǎn)就以一定的概率用最大發(fā)射功率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組拷貝。然而由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間的距離是隨時(shí)變化的，因此中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)入源節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射半徑內(nèi)之后可能會(huì)繼續(xù)靠近源節(jié)點(diǎn)。如果源節(jié)點(diǎn)為了等待以低發(fā)射功率轉(zhuǎn)發(fā)分組給中繼節(jié)點(diǎn)的機(jī)會(huì)，就會(huì)導(dǎo)致分組在容忍時(shí)延之前到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的概率降

4、低。為了量化DTMN中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性對(duì)于能量效率的影響，本論文引入等能效轉(zhuǎn)發(fā)距離的概念。等能效轉(zhuǎn)發(fā)距離作為轉(zhuǎn)發(fā)能量效率的衡量標(biāo)準(zhǔn)，周來量化源節(jié)點(diǎn)在不同發(fā)射半徑以及不同分組時(shí)延情況下轉(zhuǎn)發(fā)分組的能量效率。通過預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)趨勢(shì)，本論文分別考慮單播轉(zhuǎn)發(fā)以及廣播轉(zhuǎn)發(fā)的場(chǎng)景，提出了兩種DEEOF算法，這兩種算法能夠在顯著地提高能量效率的同時(shí)獲得很高的分組投遞率。
　　接下來，本論文研究了DTMN中結(jié)合能量收集技術(shù)的機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)算法。當(dāng)DTMN中

5、節(jié)點(diǎn)的電池電量有限且不易更換時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以通過能量收集技術(shù)收集周圍環(huán)境中的能量來解決電池續(xù)航問題，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的可持續(xù)通信。源節(jié)點(diǎn)通過綜合考慮節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性以及自身能量收集的速率，在每次與中繼節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)決定是當(dāng)前時(shí)刻轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組拷貝，還是節(jié)省能量等待之后轉(zhuǎn)發(fā)給更好的中繼節(jié)點(diǎn)，從而有效地利用收集到的能量來最大化分組投遞率。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，本論文將源節(jié)點(diǎn)機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)分組拷貝的問題建模為馬爾科夫決策過程(MDP)，并給出相應(yīng)的最優(yōu)化條件。因?yàn)镸D