基于网络编码的DTN路由算法研究

发布时间：2019-07-16 10:42

【摘要】：延迟容忍网络(Delay Tolerant Network,DTN)的概念最早由Kevin Fall在2003年的国际会议上提出。作为一种新型的网络体系结构,延迟容忍网络具有无基础设施支持、网络间断连接的特点,主要应用于特定环境下的无线通信。移动自组织网络(Ad hoc)、车联网、天地一体化信息网络都属于其范畴。由于延迟容忍网络存在间断连接的特点,设计高效的路由算法能够提高网络的连接性。随着网络编码技术的出现,结合网络编码的DTN路由算法设计成为目前的研究热点。本文对延迟容忍网络的体系结构、网络特点和应用场景进行了简单介绍,并详细阐述了网络编码的基本原理以及DTN路由技术。针对现有的动态分段编码路由算法DSNC和基于动态半马尔可夫路径搜索模型的DTN分簇路由算法CRSMP进行了深入研究和改进,完成的具体工作和主要成果包括以下两个方面:(1)为了解决DTN中基于动态分段编码的路由算法(DSNC)存在的数据冗余编码和节点投递成功率低的问题,提出了一种基于传输容量控制的DTN动态分段编码路由算法NC-TCC(routing algorithm based on dynamic segmented Network Coding and Transmission Capacity Control)。在源节点处,采用AONT矩阵对分段数据进行编码,以减少原始数据重复编码的次数。在中间节点处,利用构造的节点运动模型计算当前连接的传输容量。在满足传输容量的前提下,选择优先级较高的数据包进行编码。仿真结果表明,NC-TCC算法能够有效地减少网络开销,提高数据传输成功率。(2)为了解决基于动态半马尔可夫路径搜索模型的DTN分簇路由方法(CRSMP)存在的存储开销大和平均传输时延长的问题,提出了一种基于主路径编码的分簇路由方法CRMPC(Clustering Routing method based on Main Path Coding)。该方法提出限制链表最大长度的存储方案,以减少网络节点在运行后期的存储开销。在分簇阶段,通过降低集合的平均相似度构建包含更多节点的分簇集合。在路由传输阶段,结合分簇结果和路径搜索算法生成对应的多条传输路径,并在主路径中采用网络编码的方式进行数据转发。利用仿真软件ONE(Opportunistic Network Environment)完成CRMPC算法的仿真实验,结果表明CRMPC算法可以有效减少网络开销和数据传输时延。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN915.0

【参考文献】