基于网络编码的延迟容忍网络路由算法研究

发布时间：2017-05-24 06:17

  本文关键词：基于网络编码的延迟容忍网络路由算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：延迟容忍网络(Delay Tolerant Networks, DTN)是一种间歇性连接的无线自组织网络。该网络的通信环境恶劣，节点连接频繁中断，无法时刻存在稳定的端到端路径，因此传统的路由算法不再适用于DTN。而网络编码能够在苛刻的网络环境下充分利用网络带宽资源，增强网络的鲁棒性，故将其应用于DTN路由算法中以改善网络性能，成为DTN路由算法研究的一个重要方向。 本文首先对DTN和网络编码的概念、特点以及研究现状进行综述。然后对当前基于编码的DTN路由算法的相关机制进行了着重分析，并针对DTN中编码节点受限和大数据文件传输两个场景下的关键问题进行了深入研究，完成的具体工作和主要成果包括以下两个方面： 1.针对编码节点受限的现有DTN路由算法中存在较大网络开销以及目的节点等待解码的时间较长等问题，，提出一种基于解码预判的高效低时延数据传输算法(High-efficiency and Low-delay data transmission algorithm based on DecodingAnticipate, HLDA)。该算法在传输beacon信息包的过程中采用单播、广播混合传输机制和减少编码系数矩阵交互机制，减少信息交互的比特开销。此外，提出hub节点解码预判机制，将最有利于目的节点解码的编码包优先发送给目的节点，减少目的节点等待解码的时间,从而使目的节点及时获得原始数据包。 通过搭建OPNET网络仿真实验平台，实现了HLDA算法、Hubcode(Hub-basedforwarding using network coding)算法和Epidemic算法的仿真，并将这三种算法的性能进行比较分析。仿真结果表明，HLDA算法能够有效降低网络开销，减少端到端时延等。 2.针对现有路由算法在网络中进行分段编码传输大数据文件时存在冗余开销和设置编码包发送优先级时没有考虑编码包剩余生存时间而导致数据包端到端时延较大等问题，提出一种基于动态分段网络编码的高效路由算法(Efficient Routingalgorithm Based on dynamic segmented Network Coding, ERBNC)。该算法提出压缩编码包头部字段、删除冗余ACK分组以及设置编码包发送优先级等机制来减少网络开销和数据包平均端到端时延。 利用OPNET仿真软件完成了ERBNC算法、DSNC(Dynamic SegmentedNetwork Coding)算法和SNC(Segmented Network Coding)算法仿真实验，对比分析了各种算法的性能指标。仿真结果表明，ERBNC算法可以有效降低网络开销，减少数据包平均端到端时延。 最后，总结了全文工作，并指出下一步研究方向。
【关键词】：延迟容忍网络 路由算法 网络编码 解码预判 冗余控制
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.2
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.3 论文的主要研究工作及结构安排17-18
• 第2章 延迟容忍网络概述与网络编码原理18-31
• 2.1 延迟容忍网络概述18-21
• 2.1.1 延迟容忍网络的概念和体系结构18-19
• 2.1.2 延迟容忍网络的特点及应用场景19-21
• 2.2 网络编码的基本原理21-25
• 2.2.1 网络编码的概念及分类21-22
• 2.2.2 最大流最小割定理22-23
• 2.2.3 随机网络编码的基本原理23-24
• 2.2.4 网络编码的优缺点24-25
• 2.3 两种典型的基于编码的 DTN 路由算法25-30
• 2.3.1 Hubcode 算法25-28
• 2.3.2 DSNC 算法28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 DTN 中基于解码预判的高效低时延数据传输算法设计31-49
• 3.1 HLDA 算法介绍31-36
• 3.1.1 HLDA 算法设计原理31-32
• 3.1.2 HLDA 算法新机制32-35
• 3.1.3 HLDA 算法的操作步骤35-36
• 3.2 HLDA 算法分析36-38
• 3.2.1 比特开销36-37
• 3.2.2 HLDA 算法的应用分析37-38
• 3.3 OPNET 简介38-41
• 3.4 HLDA 算法的仿真实现41-44
• 3.4.1 网络模型41
• 3.4.2 节点模型41-42
• 3.4.3 进程模型42-44
• 3.5 仿真结果及分析44-48
• 3.5.1 仿真参数设置44-45
• 3.5.2 仿真结果分析45-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 基于动态分段网络编码的 DTN 高效路由算法设计49-62
• 4.1 ERBNC 算法介绍49-54
• 4.1.1 ERBNC 算法新机制49-52
• 4.1.2 ERBNC 算法基本操作52-54
• 4.2 ERBNC 算法的仿真实现54-56
• 4.2.1 网络模型54-55
• 4.2.2 节点模型55
• 4.2.3 进程模型55-56
• 4.3 仿真结果及分析56-61
• 4.3.1 仿真参数设置56-57
• 4.3.2 仿真结果分析57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 结束语62-64
• 5.1 结论62-63
• 5.2 下一步的研究方向63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果70

【参考文献】

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本文编号：390004