基于鏈接時(shí)間的概率路由算法研究.pdf

1、目前擁有數(shù)以億計(jì)的、不同區(qū)域的且使用公用語言相互通信的計(jì)算機(jī)連接而成的全球網(wǎng)絡(luò)一因特網(wǎng)是基于TCP/IP協(xié)議的，在其OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層中可通過IP協(xié)議進(jìn)行消息的傳送，在傳輸層中則需要一條可靠的端到端的路徑。但是在人際網(wǎng)絡(luò)、車輛網(wǎng)絡(luò)和星際網(wǎng)絡(luò)等特殊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由于節(jié)點(diǎn)存在移動(dòng)的隨機(jī)性，所以是無法找到端到端的可靠路徑的，而且也極易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)頻繁斷開的現(xiàn)象，因此傳統(tǒng)的因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)是不適用于這樣的特殊環(huán)境的。
　　 為了能夠解決此類網(wǎng)

2、絡(luò)(受限網(wǎng)絡(luò))所存在的種種問題，2003年KevinFal在ICIR會議上正式提出DTN網(wǎng)絡(luò)(Delay/Disruption Tolerant Network)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。之后，美國國防部高級研究所(DARPA)對其進(jìn)一步推廣和完善，提出延遲/中斷可容忍網(wǎng)絡(luò)的概念。DTN網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)中引入了聚束層(Bundle layer)及聚束協(xié)議(Bundle Protocol)，并用其來實(shí)現(xiàn)消息(Message)的“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”，通過各

3、節(jié)點(diǎn)間的隨機(jī)連接來轉(zhuǎn)發(fā)消息，從而解決在受限網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的通信問題。
　　 DTN網(wǎng)絡(luò)由于自身具有的長延時(shí)、間歇性連接和節(jié)點(diǎn)能量低等特點(diǎn)決定了其獨(dú)特的路由策略。即為了提高消息的成功提交率和網(wǎng)絡(luò)性能，網(wǎng)絡(luò)中常采用多拷貝路由機(jī)制。該機(jī)制中允許報(bào)文在生命周期中被多次拷貝轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)并經(jīng)歷多條路徑最終傳送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。但是，消息在受限網(wǎng)絡(luò)中重復(fù)拷貝，必然會造成網(wǎng)絡(luò)中存在大量的冗余，增大對網(wǎng)絡(luò)資源和能量的消耗，而且DTN網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)大多是

4、手持設(shè)備，其存儲空間是有限的，所以過多的拷貝必然會導(dǎo)致?lián)砣Ｒ虼?，在綜合考慮緩沖區(qū)的利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量等參數(shù)對TTL產(chǎn)生影響的同時(shí)，適當(dāng)采用動(dòng)態(tài)的調(diào)整方案進(jìn)行丟包、并采取基于緩存管理的擁塞避免策略可有效解決擁塞的問題。
　　 本文首先對DTN網(wǎng)絡(luò)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、典型的路由協(xié)議和擁塞控制協(xié)議進(jìn)行了分析和總結(jié)，重點(diǎn)對DTN中現(xiàn)有的概率路由協(xié)議進(jìn)行深入的分析，并針對相遇概率和擁塞控制問題提出兩點(diǎn)改進(jìn)：
　　 1、鑒于概率

5、路由中對于任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間沒有再次相遇的情況下所求得的相遇概率與實(shí)際情形不相符的問題，作者提出了新的看法。作者認(rèn)為兩節(jié)點(diǎn)在鏈接建立時(shí)相遇概率最大，而斷開后相遇概率應(yīng)是比較低的值，隨著時(shí)間的推移相遇概率會逐漸增大，直到再次相遇時(shí)概率值恢復(fù)到最大值。因此，應(yīng)該考慮到兩節(jié)點(diǎn)間的歷史鏈接信息，依據(jù)此信息計(jì)算出平均鏈接間隔時(shí)間，從而推導(dǎo)出自當(dāng)前時(shí)間到下次建立鏈接所需的時(shí)間，以此為系數(shù)得出更為準(zhǔn)確的相遇概率。
　　 2、概率路由協(xié)議是

6、依據(jù)相遇概率的值來進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，即兩節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，首先通過交換概率矢量來判斷是否需要傳遞消息，通常是到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)概率低的節(jié)點(diǎn)將消息副本傳遞給到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)概率高的節(jié)點(diǎn)，直到遇到目的節(jié)點(diǎn)。如此網(wǎng)絡(luò)中便會產(chǎn)生大量的消息冗余，產(chǎn)生擁塞。作者提出在將消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)之前，首先查看一下接收消息的節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)間的鏈接幾率，并計(jì)算出新的概率。在實(shí)際的消息轉(zhuǎn)發(fā)過程中，綜合地考慮相遇概率和鏈接幾率的概率，從而使得報(bào)文既可以快速傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，又能減少擁塞的產(chǎn)