基于相对距离接近度的DTN社会路由协议研究

摘要

延时/中断可容忍网络(DTN，Delay/Disruption Tolerant Network)具有灵活的组网方式和高容错率等特点，因此该网络被广泛地应用于星际互联通信、移动车载网络、军用战场通信、灾难救援等诸多领域。
　　在基于社会的DTN网络中，移动节点通常由人来携带和控制，因而也呈现出一定的社会特性。目前的DTN社会路由协议中，数据都向少数社会度量较高的节点汇聚，造成网络中节点的资源消耗极度不均衡，形成了所谓的“热点”现象。这种现象，不仅占用了汇聚节点有限的缓存，造成网络的拥塞，还加剧了汇聚节点的能量消耗，导致汇聚节点因能量耗尽而过早死亡。针对DTN网络的这种资源消耗不均衡问题，本文进行了以下研究:
　　首先通过分析基于社会的DTN网络中节点的社会特性（社区、中心性、相似性、友谊和自私性），深入地研究了积极的和消极的DTN社会路由协议。
　　其次针对网络中能量消耗不均的热点现象，对DTN社会网络进行了建模，同时提出了节点的相对距离接近度RCD(Relative distance Closeness Degree)的概念，并通过计算推导出了网络的平均相对距离接近度。仿真实验表明，网络的平均相对距离接近度反应了整个网络中节点分布的密集程度。
　　接着在节点的通信范围内引入了边缘区域的概念，同时预测了边缘区域中邻居节点的状态，并基于节点的相对距离接近度提出了一种DTN节点边缘区域的判定方法，即通过设置边缘门限并比较其与相对距离接近度的关系来判定节点的边缘区域。仿真结果显示，在边缘门限取值为0.3时，既能保证较高的消息递交率，又使得网络的平均能耗比较低。
　　然后将相对距离接近度引入到SimBet社会路由中，同时考虑节点的剩余能量，提出了基于相对距离接近度的改进算法，即SRCD(SimBet based on RCD)路由算法。仿真中设置了两组实验，通过改变仿真时间和网络中节点的数目，分别比较了SRCD路由和SimBet路由的三种性能指标（消息递交率、平均传输延时、平均能耗）。
　　最后为解决节点拥塞和进一步节能，针对SRCD路由，提出一种拥塞控制策略DB（Drop Biggest），并通过仿真分别比较了DB策略和DO策略对路由性能的影响。
　　仿真结果表明，与SimBet路由协议相比，虽然SRCD路由的平均传输延时有所增加，但是其具有更高的消息递交率。更为重要的是，在网络能量供应受限的情况下，SRCD路由的平均能耗远低于SimBet路由。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 DTN网络的体系构架

1．3 DTN网络的研究现状

1．3．1 路由协议

1．3．2 拥塞控制

1．3．3 安全隐私

1．3．4 节点能量

1．4 DTN网络的应用场景

1．5 本文的主要研究工作

2 基于社会的DTN网络

2．1 DTN节点的社会特性

2．1．1 社区

2．1．2 中心性

2．1．3 相似性

2．1．4 友谊

2．1．5 自私性

2．2 积极的DTN社会路由协议

2．3 消极的DTN社会路由协议

2．4 本章小结

3 DTN节点边缘区域的判定方法

3．1 网络模型

3．2 节点的相对距离接近度

3．2．1 相对距离与信号强度的关系

3．2．2 平均相对距离接近度

3．3 节点的边缘区域

3．3．1 边缘区域中邻居节点状态的预测

3．3．2 边缘区域的判定

3．4 仿真实验与分析

3．4．1 仿真环境

3．4．2 仿真结果与分析

3．5 本章小结

4 基于相对距离接近度的DTN社会路由协议

4．1 SRCD社会路由算法

4．2 SRCD路由的消息转发机制

4．3 SRCD路由的拥塞控制策略

4．4 实验仿真与结果分析

4．4．1 仿真参数设置

4．4．2 路由协议的仿真结果与分析

4．4．3 拥塞控制策略的仿真与分析

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简历及攻读硕士期间发表论文