机会网络中信息摆渡路由协议研究

摘要

机会网络是一种节点间的连接随着空间和时间变化而变化的无线互联网络，其可应用于军事自组织网络、野生动物追踪网络和无线传感器网络等。机会网络面对着网络的频繁分裂、长延迟、节点存储容量和能源的限制、节点间链路带宽小等情况，使得机会网络中的节点间连接具有随机间断的特性，所以信息的源端点和目的端点之间很难维持一条完整的通信路径。而传统路由协议的运行是以两节点之间至少存在一条可靠连接为前提。所以传统路由协议不能很好在机会网络中运行。近年来，研究者们研究并提出了多种提高机会网络性能的新技术，其中研究的重点是提高网络性能的路由协议。
　　 本文首先简要介绍机会网络的定义、网络体系结构、特性及其应用等方面，并分析对比机会网络中已有的经典路由协议，详细介绍使用特殊节点(称ferry)的消息摆渡路由协议。然后，针对现有多ferry路由协议中需要使用多个中继节点的问题，提出让不同ferry之间直接通信，且不使用中继节点来传输数据的路由协议（GFS路由协议），从而提高网络的投递率，并降低网络的平均传输时延，同时节约网络设备资源。其次，为了使机会网络更贴近实际生活，提出结合城市和乡村的网络模型——城乡模型，并在此基础上实现ferry间直接通信的路由协议(DF算法)，同时推导出该模型下的网络平均传输时延的理论公式。最后，针对现有工作未给出ferry缓存理论值的情况，通过理论分析得到ferry的缓存理论值来满足网络不丢包，同时不浪费设备资源。
　　 本文使用了ONE(Opportunity Networks Environment)网络仿真平台验证了GFS路由协议在投递率和传输时延方面优于使用中继节点的ferry路协议;MATLAB验证了DF算法在平均传输时延方面优于使用中继节点的ferry路由协议;同时使用MATLAB对推导所得ferry缓存理论值进行数值分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 机会网络的概念及网络体系结构

1．2．1 机会网络的定义

1．2．2 机会网络的体系结构

1．3 机会网络的特征

1．4 机会网络现有的核心技术及成果

1．5 机会网络的应用

1．6 论文主要工作和结构

1．6．1 论文主要工作

1．6．2 论文结构

第二章 机会网络中路由协议研究

2．1 机会网络中路由协议的目标

2．2 现有机会网络路由协议

2．2．1 被动路由

2．2．2 主动路由

2．3 本章小结

第三章 机会网络中多ferry的路由设计

3．1 中继节点路由协议(NRS)存在的问题

3．2 全局ferry路由协议(GFS)

3．2．1 GFS的网络模型及假设

3．2．2 GFS的路由设计

3．2．3 GFS中信息的传输过程

3．3 仿真及分析

3．3．1 仿真软件介绍

3．3．2 仿真环境

3．3．3 仿真结果与分析

3．4 本章小结

第四章 机会网络中基于城乡模型的ferry路由协议

4．1 城乡模型及假设条件

4．1．1 城乡模型介绍

4．1．2 假设条件

4．2 Direct-Ferry算法路由设计

4．2．1 区域ferry的路由设计

4．2．2 中心ferry的路由设计

4．2．3 路径调整

4．3 DF算法的平均传输时延分析

4．4 RN算法的平均传输时延分析

4．5 数值分析

4．5．1 普通节点数目对平均传输时延的影响

4．5．2 区域ferry数目对平均传输时延的影响

4．6 本章小结

第五章 机会网络中ferry的缓存分析

5．1 网络模型

5．2 ferry先发再收策略

5．3 ferry先收再发策略

5．4 数值分析

5．4．1 普通节点个数对ferry缓存最大值的影响

5．4．2 信息产生率对ferry缓存最大值的影响

5．4．3 网络大小对ferry缓存最大值的影响

5．5 本章小结

第六章 总结和下一步工作

6．1 本文工作总结

6．2 未来工作

致谢

参考文献

附录1：参与研究项目及研究成果

附录2：ferry缓存理论值附表