DTN網(wǎng)絡(luò)中基于效用路由方案研究.pdf

1、容滯網(wǎng)絡(luò)（DTN）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要應(yīng)用于大延遲、超長(zhǎng)等待時(shí)間、間歇連通等極端環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)通信。由于能夠適應(yīng)極端惡劣的通信環(huán)境，容滯網(wǎng)絡(luò)一經(jīng)發(fā)展，便倍受青睞，在軍事、交通、海洋監(jiān)測(cè)、野生動(dòng)物追蹤、衛(wèi)星通信等多方面得到了應(yīng)用，成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。容滯網(wǎng)絡(luò)的健壯性導(dǎo)致了其路由算法的復(fù)雜性和多樣性。近年來(lái)，學(xué)者們針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，開(kāi)發(fā)了不同的算法和協(xié)議。其研究熱點(diǎn)問(wèn)題主要包括 3個(gè)方面:路由技術(shù)、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)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(jī)制。
　　 由于DTN的特殊性，DTN中存在很多不確定性，如動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、隊(duì)列緩存、節(jié)點(diǎn)壽命、連接持續(xù)時(shí)間等，所以路由技術(shù)一直是DTN技術(shù)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。
　　 針對(duì)DTN環(huán)境的特殊性，許多相關(guān)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(fù)制和多復(fù)制算法，在單復(fù)制方案中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間只存在唯

3、一一個(gè)中繼使得信息可以傳遞到終點(diǎn)，例如消息的拷貝可能在每個(gè)相遇節(jié)點(diǎn)基于一個(gè)效用函數(shù)被轉(zhuǎn)發(fā)；在多復(fù)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(jī)制里,在相遇情況下，節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單的相互交換數(shù)據(jù)。當(dāng)消息拷貝被限制的時(shí)候,就要采用一種變化的方式進(jìn)行散發(fā)，包括只有源節(jié)點(diǎn)可以對(duì)其他節(jié)點(diǎn)散發(fā)消息的方案和中繼節(jié)點(diǎn)在到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)前允許向相遇節(jié)點(diǎn)散發(fā)消息的方案。
　　 以上Epidemic方案, 網(wǎng)絡(luò)中的聚束（Bundle）數(shù)量無(wú)法得到控制

4、，勢(shì)必網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷比較大，Spray and Wait方案在源端控制聚束的數(shù)量為L(zhǎng)，但是也沒(méi)給出如何對(duì)L進(jìn)行取值，Prophet方案是Epidemic路由與效用路由結(jié)合來(lái)減小網(wǎng)絡(luò)開(kāi)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(jì)算的碰面概率，但它控制網(wǎng)絡(luò)中聚束的數(shù)量不具有收斂性，即只要滿足相遇節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率比自身到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率大就會(huì)遞交這個(gè)消息，實(shí)質(zhì)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(wú)法遞交的情況，比如說(shuō)，如

5、果源端節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率是0.9，那么在網(wǎng)絡(luò)中可能不存在到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率比0.9更大的中間節(jié)點(diǎn)，此時(shí)就退化為直接遞交，甚至根本無(wú)法遞交。
　　 本文首先對(duì)DTN的概念、體系結(jié)構(gòu)、及其各種常見(jiàn)路由進(jìn)行分析和總結(jié)，針對(duì)上述問(wèn)題，提出下列方案：
　　 1、一種基于效用和冗余的混合轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制----可變效用路由機(jī)制，它用數(shù)據(jù)包已經(jīng)遞交的次數(shù)與相遇節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率兩個(gè)參數(shù)來(lái)共同決定這個(gè)數(shù)據(jù)包是否轉(zhuǎn)發(fā)給相遇節(jié)點(diǎn)。它有如下特點(diǎn)：克

6、服了單復(fù)制的路由機(jī)制的遞交率不高的缺陷；克服了泛洪路由機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)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(luò)里可能無(wú)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(zhuǎn)發(fā)機(jī)制----效用遞增的路由機(jī)制。在基于效用的路由算法---PROPHET的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的改進(jìn)，把每個(gè)數(shù)據(jù)包關(guān)聯(lián)一個(gè)效用值，每個(gè)節(jié)點(diǎn)也有一個(gè)到其他節(jié)點(diǎn)的效用值，用數(shù)據(jù)包的效用值與相遇節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的效用值來(lái)共同決定