机会网络中基于地理位置的路由算法和拥塞控制的研究
发布时间：2020-11-15 23:45
移动机会网络是一种新型的端到端之间实现网络通信的自组织网络,由于它在一定程度上容忍网络传输中的延迟,因此也被称作容忍延迟网络(Delay Tolerant Network)。与传统的基于TCP/IP协议的自组织网络相比,它不需要在源节点与目的节点之间搭建和维护一条完整路径,而是利用节点规律或随机的移动带来的相遇机会来实现消息的传输,因此机会网络采用新型的转发模式“存储-携带-转发”机制来完成网络通信。由于机会网络的特殊性,节点在大多时候处于资源严重受限的状态,机会网络因而也是一个拓扑割裂频繁、链路间歇性、传输时延极高的自组织网络。但在许多极端环境中，机会网络的合理部署反而能带来更好的效果。例如军事网络、星际网络、海洋探测网络、野生动物传感器追踪网络等,因此近年来针对移动机会网络的相关研究是无线网络的热门方向之一。移动机会网络节点的带宽和存储能力与传统网络相比显得尤为不足,消息如何进行合理路由转发以及如何控制网络中的消息泛滥是机会网络研究的重点。为此,本文提出了一种基于节点地理位置信息的多策略机会网络路由算法和一种基于消息价值的拥塞控制和缓存策略,具体的内容如下:(1)提出一种基于地理位置信息进行数据分组转发的机会网络路由算法。通过定义节点的地理效用以及消息命中率来合理筛选下一跳节点。当节点之间发生接触后,会通过对方效用表中的地理效用来计算目标节点所在的大致区域,如果无法计算则通过消息命中率的优先级进行中继节点的进一步选择。该机会网络路由算法在ONE仿真平台的模拟实验中,与传统的机会网络路由算法相比,拥有更好的路由综合性能。(2)提出一种基于消息价值的拥塞控制和缓存管理机制。通过引入消息价值的概念和利用排队管理删除机制来控制网络中可能存在的消息冗余。与传统的针对机会网络拥塞控制的丢弃策略相比,该算法利用消息价值设置了消息处理或丢弃相应的排序机制,通过仿真和实验对比分析,该算法在减轻网络负载程度上较常用的经典拥塞控制策略DF、DO算法有着更良好的表现,对避免网络拥塞的形成做出了综合效用上的改进。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92;TP301.6
【部分图文】：
点之间搭建和维护一条完整路径，而是利用节点规律或随机的移动带来的相遇机??会来实现消息的传输，机会网络采用“存储－携带－转发”（Ｓｔｏｒｅ－Ｃａｒｒｙ－Ｆｏｒｗａｒｄ）??的路由模式［６：来完成网络通信。并对传输时延以及分裂可容忍。图１．?１是一个机??会网络进行消息传输的示意图，箭头指代消息的转发，ｔｌ时刻源节点Ｓ产生一??条想传输给目的节点Ｄ的数据消息，但此时节点Ｓ和节点Ｄ位于两片离散的连通??区域内，节点之间没有合适的可以进行直接通信的路径，因此，节点Ｓ会先将消??息数据分发给和它位于同一连通域内的邻居节点Ａ，在节点Ａ找到恰当的机会将??消息转发给下一跳节点之前，它都会把数据保存在本地并持续移动。在历经一段??时间网络拓扑的变化到达ｔ２时刻后，节点Ａ将消息转发给与它位于同一通信区??域的节点Ｃ。之后在ｔ３时刻，节点Ｃ与目的节点相遇，将数据传输给目的节点??Ｄ
路的重连、节点相遇的信息交换等，移动机会网络在当前基于ＴＣＰ／ＩＰ的五层体??系模型中的应用层与传输层之间加入了一个被称作束层的特殊协议层来辅助网??络进行路由交换，图１．?２简单对比了?ＴＣＰ／ＩＰ协议栈与机会网络协议栈的差别。??应用层ｐ?＾??应用层一?４３??????束层？＿?＇９－＾??传输层－?■ｎｎｎ????传输层Ｐ?＾??网络层？，?＾????网络层Ｐ?＾??数据链路层Ｐ??物理层Ｐ?＾?数据链路层Ｐ?４５??物理层＾??ＴＣＰ／ＩＰ?协议一????机会网络协议Ｖ??图１．２束层示意图??１．２国内外研究现状??作为一种新型的端到端存储转发架构，机会网络近年来受到了无线网络通信??领域广泛的关注和研宄，相比传统网络，机会网络苛刻的条件和环境给研宄者们??带来了空前的挑战性。目前针对移动机会网络研宄的热点内容主要集中在节点移??动模型、安全协作机制、路由转发策略、拥塞控制机制等方面。??节点的移动模型描述的是节点的移动方式和行为模式，包含以节点时间和空??间特征在内的诸多变化，例如移动速度、传输方向、停留时间、接触频率等等，??由于机会网络消息的转发机会与节点的行为状态密不可分，因此移动模型的好坏??是机会网络综合性能评估的一项重要指标，同时也成为了机会网络研宄领域的一??个重要课题。文献［１０］综述了移动模型的研究状况
节点消息副本的中继节点与另外的节点相遇后，彼此之间会通过交换向量来获取??对方Ｈａｓｈ表中所存储的数据分组情况，然后转发对方Ｈａｓｈ表中缺失的数据分??组，具体的转发过程如图２．２所示。当中继节点Ａ与节点Ｂ发生接触行为后，Ａ??节点会将其Ｈａｓｈ表中的汇总向量Ｓ％转发至节点Ｂ，?Ｓ７ｆｌ保存了节点Ａ内有关路??由转发的全部信息。随后，中继节点Ｂ会将自身汇总向量ＳＲ和Ｓｌ／ａ之间做差集??计算，即节点Ｂ会遍历节点Ａ的Ｈａｓｈ表中缺失的数据分组，并向节点Ａ发出消??息转发请求。同时中继节点Ａ也会执行同样的操作，并在之后与其他节点发生接??触行为后也执行类似的转发过程。??１０??
【参考文献】
本文编号：2885354
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92;TP301.6
【部分图文】：
点之间搭建和维护一条完整路径，而是利用节点规律或随机的移动带来的相遇机??会来实现消息的传输，机会网络采用“存储－携带－转发”（Ｓｔｏｒｅ－Ｃａｒｒｙ－Ｆｏｒｗａｒｄ）??的路由模式［６：来完成网络通信。并对传输时延以及分裂可容忍。图１．?１是一个机??会网络进行消息传输的示意图，箭头指代消息的转发，ｔｌ时刻源节点Ｓ产生一??条想传输给目的节点Ｄ的数据消息，但此时节点Ｓ和节点Ｄ位于两片离散的连通??区域内，节点之间没有合适的可以进行直接通信的路径，因此，节点Ｓ会先将消??息数据分发给和它位于同一连通域内的邻居节点Ａ，在节点Ａ找到恰当的机会将??消息转发给下一跳节点之前，它都会把数据保存在本地并持续移动。在历经一段??时间网络拓扑的变化到达ｔ２时刻后，节点Ａ将消息转发给与它位于同一通信区??域的节点Ｃ。之后在ｔ３时刻，节点Ｃ与目的节点相遇，将数据传输给目的节点??Ｄ
路的重连、节点相遇的信息交换等，移动机会网络在当前基于ＴＣＰ／ＩＰ的五层体??系模型中的应用层与传输层之间加入了一个被称作束层的特殊协议层来辅助网??络进行路由交换，图１．?２简单对比了?ＴＣＰ／ＩＰ协议栈与机会网络协议栈的差别。??应用层ｐ?＾??应用层一?４３??????束层？＿?＇９－＾??传输层－?■ｎｎｎ????传输层Ｐ?＾??网络层？，?＾????网络层Ｐ?＾??数据链路层Ｐ??物理层Ｐ?＾?数据链路层Ｐ?４５??物理层＾??ＴＣＰ／ＩＰ?协议一????机会网络协议Ｖ??图１．２束层示意图??１．２国内外研究现状??作为一种新型的端到端存储转发架构，机会网络近年来受到了无线网络通信??领域广泛的关注和研宄，相比传统网络，机会网络苛刻的条件和环境给研宄者们??带来了空前的挑战性。目前针对移动机会网络研宄的热点内容主要集中在节点移??动模型、安全协作机制、路由转发策略、拥塞控制机制等方面。??节点的移动模型描述的是节点的移动方式和行为模式，包含以节点时间和空??间特征在内的诸多变化，例如移动速度、传输方向、停留时间、接触频率等等，??由于机会网络消息的转发机会与节点的行为状态密不可分，因此移动模型的好坏??是机会网络综合性能评估的一项重要指标，同时也成为了机会网络研宄领域的一??个重要课题。文献［１０］综述了移动模型的研究状况
节点消息副本的中继节点与另外的节点相遇后，彼此之间会通过交换向量来获取??对方Ｈａｓｈ表中所存储的数据分组情况，然后转发对方Ｈａｓｈ表中缺失的数据分??组，具体的转发过程如图２．２所示。当中继节点Ａ与节点Ｂ发生接触行为后，Ａ??节点会将其Ｈａｓｈ表中的汇总向量Ｓ％转发至节点Ｂ，?Ｓ７ｆｌ保存了节点Ａ内有关路??由转发的全部信息。随后，中继节点Ｂ会将自身汇总向量ＳＲ和Ｓｌ／ａ之间做差集??计算，即节点Ｂ会遍历节点Ａ的Ｈａｓｈ表中缺失的数据分组，并向节点Ａ发出消??息转发请求。同时中继节点Ａ也会执行同样的操作，并在之后与其他节点发生接??触行为后也执行类似的转发过程。??１０??
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 刘乔寿;周建二;张普宁;;机会网络中基于消息副本数量的自适应缓存管理策略[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2011年04期
2 肖明军;黄刘生;;容迟网络路由算法[J];计算机研究与发展;2009年07期
3 熊永平;孙利民;牛建伟;刘燕;;机会网络[J];软件学报;2009年01期
本文编号：2885354
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