容滯網絡中的節(jié)能與路由方案研究.pdf

1、因特網(Internet)在互聯全球異構的網絡中數以千萬計的通信設備方面取得了巨大成功，其成就要歸功于TCP/IP協議族。然而對于像軍事無線自組織網絡、星際網絡及無線傳感器網絡等這樣的受限網絡來說，網絡容易出現斷開的現象，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，當前的TCP/IP模型并不能很好地為其提供服務。為了實現這些網絡之間的互聯，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構，這種體系

2、結構被稱為容滯網絡(Delay Tolerant Network，DTN)。容滯網絡利用存儲-攜帶-轉發(fā)的路由方式，使報文可以逐跳向目的節(jié)點轉發(fā)，實現了受限網絡環(huán)境下的通信。
　　DTN網絡中，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，這就使得網絡中的數據很難及時、可靠地傳輸到目的節(jié)點，從而導致網絡的通信開銷大、數據傳輸延遲高、可靠性低。目前，對DTN的研究主要集中

3、在路由技術方面，主要目標是以更低的傳輸延遲和開銷來實現更高的數據傳輸的遞交率。而節(jié)點的能量消耗是一個關鍵的問題，它直接影響到網絡的壽命。針對DTN網絡的特點，設計高效合理的數據傳輸機制，減少網絡能量消耗，快速可靠地將數據傳輸到目的節(jié)點，并達到數據傳輸成功遞交率、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、體系結構、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，最后對現有的散發(fā)等待路由協議進行了改進。本文的主要研究方案及內容如下:
　　1.在現實的容滯網絡中，節(jié)點需要不斷地發(fā)出探測信號來發(fā)現其通信半徑內的鄰居節(jié)點。本文假設網絡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。文中首先推導出在有核心節(jié)點的網絡中，普通節(jié)點連接時間(Link Duration)的概率分布，在此基礎上得出普通節(jié)點在理

5、論上的能量消耗。與沒有核心節(jié)點的網絡相比，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）路由協議中報文轉發(fā)的隨機和盲目性，給出了節(jié)點能力（Capability of Node）的概念。并在此基礎上，提出了基于節(jié)點能力的自適應散發(fā)等待路由算法(CoN-ASW)。該路由算法根據節(jié)點能力的大小來動態(tài)的散發(fā)報文的副本數以及決定是否將報文轉