面向紧急情况下DTN网络的移动模型和路由算法的研究
发布时间：2020-10-29 22:41
随着移动电子设备(如蓝牙、Wi-Fi等)的快速发展和普及应用,携带这些设备的移动用户在移动的过程中通过这些设备可进行通信,这些使得在没有基础通信设施的环境中进行网络通信成为了可能,进而产生一些新型网络,例如移动Adhoc网络、延迟容忍网络DTN (Delay Tolerant Network, DTN)网络等。这些新型网络,在陆地移动网络、野生动物追踪、无线军事战场网络、手持设备组网、灾难地区救援、星际网络、车载网络等移动网络的范畴中有着广泛的应用研究前景。在DTN网络中,节点之间的通信是其在移动过程中建立,但是由于节点的移动是不确定的,并且移动节点所携带的移动设备的能量、容量、节点的链接以及节点的处理能力有限,使得源节点和目标节点之间很难维持一条完整的端到端的通信链路,并且网络的拓扑结构不断的变化,所以现有的基于TCP/IP协议服务的网络模型已经不适用于这些具有挑战性的受限网络。为了在紧急情况下解决节点的移动模型以及节点如何选择比较优的下一跳中继节点的问题,本文针对DTN网络中节点在紧急情况下的移动模式以及消息传输机制提出了适合于灾难环境下的移动模型和路由算法。本文通过对现实生活中移动用户移动模式分析,并结合近年来一些典型的DTN网络移动模型的研究成果,总结了构建移动模型的设计原则以及其构成要素,并对其进行了分类和详细的介绍。然后针对在灾难紧急情况下,分析受灾群众以及救援队员的移动特征,设计基于DTN的地震救助移动模型,并在此基础上通过对用户携带设备缓存受限的分析,提出一种适用于灾难紧急救助的缓存管理方法。通过对雅安地震的部分区域进行OpenJUMP建模,并通过机会网络仿真模拟器ONE (Opportunistic Network Environment Simulator, ONE)对该移动模型和路由策略与典型的DTN网络移动模型与路由算法进行了性能对比评估。实验证明在灾难紧急环境下,受灾群众与救援队员的不同的移动模型对网络性能的影响非常大,并且提出的缓存策略可为地震救援提供有效的参考。然后本文对紧急环境下的通信系统进行分析,提出一种适合于紧急环境的基于马尔科夫过程的信任概率路由算法。该算法主要通过对灾难环境下节点能够及时、有效、正确的将消息转发给救援人员进行建模,并且通过对节点与目标节点相遇概率的预测以及节点之间的信任度进行评估,并将节点如何选择下一跳中继节点的路由过程抽象为马尔科夫决策过程。利用上述提出的移动模型和缓存管理方法,通过ONE仿真软件对该路由算法与DTN网络的典型算法实行性能评估对比。仿真结果显示该路由算法在网络性能方面有较好的优势。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：
－。有限的通勤车上，携带消息的通勤车可将消息从当前位置移动到进行消息的转发。??域媒介网络（Ｅｘｏｔｉｃ?Ｍｅｄｉａ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）：异域媒介包括近地卫星、学链路通信、深空或水下的声波Ｗ及一些自由空间中的光学通信不的星际网络?ＩＰＮｓ?（Ｉｎｔｅｉ＇－ｐｌａｎｅｔａｒｙＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＩＰＮｓ）?［２］。??线军事战场网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｍｉｌｉｔａｒｙ?Ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）?口］：该网较恶劣的战争环境中，如图１－３所示。网络中的环境特征、军队移动、或者敌方故意破坏等都可能会引起网络的中断。该网络中飞机、卫星＾心及无线传感器节点等进行网络的通信。在该网络中施的保护也是十分重要的。??到的几个有限网络具备延迟长，带宽有限，差错率高等特征。所少专口针对恶劣环境下存在网络分割或者链路中断处理的方案，分割或者链路中断时，网络的性能将明显下降。上述背景和需要产生和发展。??
往往分布不均匀，所１＾传统的有线网络是不适合进行数据追踪的。??Ｚ洗ｒａ?Ｎｅｔ工程［７］是一种采集非洲斑马在草原上移动数据的ＤＴＮ网络应用系??统，如图１－４所示。在该系统中，研究人员通过与安装传感器的斑马在移动过程彼??此相遇，建立通信链路并且完成消息的传输来收集数据。ＳＷＩＭ?（Ｓｈａｒｅｄ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ??Ｉｎ仿ｓｔａｔｉｏｎ?Ｍｏｄｅｌ，?ＳＷＩＭ）闽工程是一种监控綺鱼在海洋水下活动信息的ＤＴＮ网??络应用系统。通过将Ｔａｇ嵌入在鶴鱼身上，进行定期性的采集监控信息。??（２）
模型设计??民和救援队的移动往往有限，故本文设计针对地震特点提出随模型（民ａｎｄｏｍ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｗａｙｐｏｉｎｔ?Ｍｏｄｅｌ，?ＲＤＷＰ），该模型是基模型改进的，更符合灾难环境下人们的移动模式。ＲＤＷＰ模型定区域内随机选择一个方向，在此方向上随机选捧一个目标点Ｄ，?（Ｖｍｍ，Ｖｍａｘ）移动到Ｄ，在Ｄ处停留一段时间／ｐａｕｓｅ，在停留时间／ｐａ为中也，半径为ｒ的范围内随机移动；如此反复。该移动模型ｌｅ?（ＣＷ＂乂巧／乃巧？《＜?ｅ巧娜）《??打ｏｄｅ?／?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｔａｒｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?＆??ｎｏｄｅ?／?ｗｉｌｌ?ｓｅｌｅｃｔ?ａ?ｒａｎｄｏｍ?ｄｋｅｃｔｉｏｎ?Ｄ；??ｎｏｄｅ?ｉ?ｓｅｌｅｃｔ?ａ?ｒａｎｄｏｍ?ｗａｙ?ｐｏｉｎｔ?ｐ?ｏｎ?Ｄ；??ｎｏｄｅ?／?ｓｅｌｅｃｔ?ｔｈｅ?ｒａｎｄｏｍ?ｓｐｅｅｄ?ｖＥ?（Ｖｍｉｎ，Ｖｍａｘ）；??
【参考文献】
本文编号：2861565
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：
－。有限的通勤车上，携带消息的通勤车可将消息从当前位置移动到进行消息的转发。??域媒介网络（Ｅｘｏｔｉｃ?Ｍｅｄｉａ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）：异域媒介包括近地卫星、学链路通信、深空或水下的声波Ｗ及一些自由空间中的光学通信不的星际网络?ＩＰＮｓ?（Ｉｎｔｅｉ＇－ｐｌａｎｅｔａｒｙＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＩＰＮｓ）?［２］。??线军事战场网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?Ｍｉｌｉｔａｒｙ?Ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）?口］：该网较恶劣的战争环境中，如图１－３所示。网络中的环境特征、军队移动、或者敌方故意破坏等都可能会引起网络的中断。该网络中飞机、卫星＾心及无线传感器节点等进行网络的通信。在该网络中施的保护也是十分重要的。??到的几个有限网络具备延迟长，带宽有限，差错率高等特征。所少专口针对恶劣环境下存在网络分割或者链路中断处理的方案，分割或者链路中断时，网络的性能将明显下降。上述背景和需要产生和发展。??
往往分布不均匀，所１＾传统的有线网络是不适合进行数据追踪的。??Ｚ洗ｒａ?Ｎｅｔ工程［７］是一种采集非洲斑马在草原上移动数据的ＤＴＮ网络应用系??统，如图１－４所示。在该系统中，研究人员通过与安装传感器的斑马在移动过程彼??此相遇，建立通信链路并且完成消息的传输来收集数据。ＳＷＩＭ?（Ｓｈａｒｅｄ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ??Ｉｎ仿ｓｔａｔｉｏｎ?Ｍｏｄｅｌ，?ＳＷＩＭ）闽工程是一种监控綺鱼在海洋水下活动信息的ＤＴＮ网??络应用系统。通过将Ｔａｇ嵌入在鶴鱼身上，进行定期性的采集监控信息。??（２）
模型设计??民和救援队的移动往往有限，故本文设计针对地震特点提出随模型（民ａｎｄｏｍ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｗａｙｐｏｉｎｔ?Ｍｏｄｅｌ，?ＲＤＷＰ），该模型是基模型改进的，更符合灾难环境下人们的移动模式。ＲＤＷＰ模型定区域内随机选择一个方向，在此方向上随机选捧一个目标点Ｄ，?（Ｖｍｍ，Ｖｍａｘ）移动到Ｄ，在Ｄ处停留一段时间／ｐａｕｓｅ，在停留时间／ｐａ为中也，半径为ｒ的范围内随机移动；如此反复。该移动模型ｌｅ?（ＣＷ＂乂巧／乃巧？《＜?ｅ巧娜）《??打ｏｄｅ?／?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｔａｒｔ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?＆??ｎｏｄｅ?／?ｗｉｌｌ?ｓｅｌｅｃｔ?ａ?ｒａｎｄｏｍ?ｄｋｅｃｔｉｏｎ?Ｄ；??ｎｏｄｅ?ｉ?ｓｅｌｅｃｔ?ａ?ｒａｎｄｏｍ?ｗａｙ?ｐｏｉｎｔ?ｐ?ｏｎ?Ｄ；??ｎｏｄｅ?／?ｓｅｌｅｃｔ?ｔｈｅ?ｒａｎｄｏｍ?ｓｐｅｅｄ?ｖＥ?（Ｖｍｉｎ，Ｖｍａｘ）；??
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 张文柱;孙发勇;王炫;;基于马尔科夫决策的容迟网络路由算法[J];西安电子科技大学学报;2011年02期
2 张毓丰;邓民宪;;地震现场应急救援的通信系统设计[J];灾害学;2005年04期
本文编号：2861565
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