容滯網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能與路由方案研究.pdf

1、因特網(wǎng)(Internet)在互聯(lián)全球異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中數(shù)以千萬計的通信設(shè)備方面取得了巨大成功，其成就要歸功于TCP/IP協(xié)議族。然而對于像軍事無線自組織網(wǎng)絡(luò)、星際網(wǎng)絡(luò)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等這樣的受限網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)斷開的現(xiàn)象，源節(jié)點與目的節(jié)點之間可能沒有穩(wěn)定的端到端的連接路徑，當(dāng)前的TCP/IP模型并不能很好地為其提供服務(wù)。為了實現(xiàn)這些網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，2002年Kevin Fall在ICIR會議上提出了一種面向消息的覆蓋層體系結(jié)構(gòu)，這種體系

2、結(jié)構(gòu)被稱為容滯網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Network，DTN)。容滯網(wǎng)絡(luò)利用存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)的路由方式，使報文可以逐跳向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)了受限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的通信。
　　DTN網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點的運動性、節(jié)點分布的稀疏性以及節(jié)點資源的受限性（能量、帶寬、緩存大?。┑忍攸c，通信鏈路為間歇連通的，這就使得網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)很難及時、可靠地傳輸?shù)侥康墓?jié)點，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的通信開銷大、數(shù)據(jù)傳輸延遲高、可靠性低。目前，對DTN的研究主要集中

3、在路由技術(shù)方面，主要目標(biāo)是以更低的傳輸延遲和開銷來實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪f交率。而節(jié)點的能量消耗是一個關(guān)鍵的問題，它直接影響到網(wǎng)絡(luò)的壽命。針對DTN網(wǎng)絡(luò)的特點，設(shè)計高效合理的數(shù)據(jù)傳輸機制，減少網(wǎng)絡(luò)能量消耗，快速可靠地將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點，并達到數(shù)據(jù)傳輸成功遞交率、開銷、延遲的有效平衡，就成了DTN所要解決的首要問題。
　　本文首先對DTN的概念、體系結(jié)構(gòu)、節(jié)點的移動模型、節(jié)點的連接探測機制以及幾種典型的路由協(xié)議進行了介紹，進而對DT

4、N中節(jié)能方案進行了分析和研究，最后對現(xiàn)有的散發(fā)等待路由協(xié)議進行了改進。本文的主要研究方案及內(nèi)容如下:
　　1.在現(xiàn)實的容滯網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點需要不斷地發(fā)出探測信號來發(fā)現(xiàn)其通信半徑內(nèi)的鄰居節(jié)點。本文假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在少量能量充足的節(jié)點（稱為核心節(jié)點），并持續(xù)不斷地發(fā)出探測信號，從而提高探測成功率，同時緩解普通節(jié)點的能量消耗。文中首先推導(dǎo)出在有核心節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中，普通節(jié)點連接時間(Link Duration)的概率分布，在此基礎(chǔ)上得出普通節(jié)點在理

5、論上的能量消耗。與沒有核心節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)相比，不僅節(jié)能，在成功遞交率和平均延遲方面也有所改善。
　　2.針對節(jié)點自身性能的差異，避免散發(fā)等待（Binary Spray and Wait，BSW）路由協(xié)議中報文轉(zhuǎn)發(fā)的隨機和盲目性，給出了節(jié)點能力（Capability of Node）的概念。并在此基礎(chǔ)上，提出了基于節(jié)點能力的自適應(yīng)散發(fā)等待路由算法(CoN-ASW)。該路由算法根據(jù)節(jié)點能力的大小來動態(tài)的散發(fā)報文的副本數(shù)以及決定是否將報文轉(zhuǎn)