容迟网络中以优化投递成功率为目标的关键技术研究

发布时间：2017-12-29 03:02

  本文关键词：容迟网络中以优化投递成功率为目标的关键技术研究　出处：《吉林大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 容迟网络 路由方法 缓存管理 能量控制 马尔可夫模型

【摘要】：容迟网络作为一种新型的有挑战性的网络环境近年来得到了广泛地关注和研究。该网络环境下节点的移动性很强,连接极易中断,传输时延较高,这些不利因素导致源节点和目的节点之间很难找到稳定的通信链路,传统的网络路由协议不再适用于容迟网络。因此,众多的研究者开始关注该网络环境下报文的路由方法,提出通过“存储-携带-转发”的方式提高报文投递成功率。然而,转发的过程中需要确定合适的下一跳节点,即需要设计精确的路由方法。存储的过程中需要制定合理的报文排序和丢弃方案,即需要合适的缓存管理策略。同时节点上的扫描发现以及报文传输都需要消耗能量,即同样需要有效的能量控制策略。因此本文围绕容迟网络环境下如何最大化全网的报文投递成功率这一核心问题,分别从设计路由方法,制定缓存管理方案,以及研发能量控制策略三个角度出发提出新颖且实用的模型和方法。本文的主要贡献如下:(1)路由方法设计。通过对已有路由方法的分析和比较,提出一种基于动态半马尔可夫路径搜索模型的分簇路由方法。首先依据节点间路径的相似程度进行分簇,然后运用半马尔可夫模型预测节点间未来某一时刻的相遇概率,依据源节点和目的节点所在的分簇确定可以应用到路由中的节点集合,最后根据路径搜索策略找到最优路径,生成与当前时刻相关的动态路由表。(2)缓存管理方案。首先基于生命游戏的思想,在Epidemic路由方法上提出一种缓存管理方案,该方案依据邻居节点中持有特定报文的节点比例来决定节点本地缓存中相应报文的操作,最后按照效用值对缓存中的报文进行排队和丢弃。在此基础上,为了解决报文大小不相同情况下的缓存管理问题,本文又基于背包问题提出一种报文排序与丢弃策略,该策略将由于有限的带宽而导致的传输失败考虑进来,以提高全网投递成功率为目标,依据单位体积的效用值对报文进行排序,当缓存溢出时基于背包问题决定报文的取舍以最大化整体效用值。(3)能量控制策略。首先基于时间连续的马尔可夫模型,在有限的能量约束下,通过合理地控制Epidemic路由策略下的节点扫描周期优化网络投递成功率,提出能量约束的容迟网络中动态扫描周期控制方法。接下来,为了寻找一种切实可行的能量控制策略,我们又提出了基于Wifi热点的手机间节能通信方式,通过hotspot状态的手机和client状态的手机间建立的连接,实现报文的有效传输。以最大化报文传输范围为目标,为手机制定了一种在不同状态间的切换和调度方案,从而利用有限的能量最大化报文投递成功率。综上,本文从路由方法,缓存管理和能量控制三个方面提出一系列的模型和方法,通过理论分析与仿真模拟相结合的方式验证它们的正确性,为容迟网络的后续应用提供必要的理论和技术支撑。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.02

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本文编号：1348507