容迟网络中基于自适应副本选择策略的路由机制研究

• 作 者: 李晓为
• 出 处: 华中师范大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 容迟网络 路由算法 自适应传输 任务完成度 时间周期

容迟网络(Delay Tolerant Network,DTN)是应用在一些极端环境下的新兴挑战性网络。该环境状态下的节点具备一定的移动性,连接极易中断,消息转发时延较高以及资源有限,而且由于网络拓扑结构随时变化,节点之间很难找到和维持一条端到端的通讯链路,传统的网络协议不适用于容迟网络。因此,很多研究者开始研究该网络下的路由方法,提出通过“存储-携带-转发”的方式将消息在节点间进行逐跳的转发以提高消息投递成功率和降低网络时延,设计出简易高效的路由算法是容迟网络领域主要的研究方向。路由问题的关键是对复杂的网络环境做出高效的路由选择,从而在取得较高的消息投递率的同时避免消耗较多的网络资源,增加消息投递率最直接的方法是增加消息副本数量,比如经典的Epidemic算法拥有非常高的消息投递率,但是却拥有极大的网络负载,减少资源消耗最有效的方法就是减少网络消息副本的数量,DD路由算法便是这种策略,但是因为无策略的转发导致消息长时间无法到达目的节点,影响投递率。所以,高消息投递率与低资源消耗的平衡成为众多研究者所要重点考虑的问题。本文的主要工作如下:(1)以在低网络负载和高消息投递率之间取得平衡为主要目标,提出了一种基于任务完成度的新型路由自适应传输模式,整个传输过程分成若干个相同的时间周期,每个时间周期结束后,通过对该周期的节点任务完成度进行评估,决定下个周期是使用多副本还是单副本转发策略。在多副本策略中,采用Prophet中的投递预测值来进行消息之间的比较,将源节点消息副本二分传输至投递预测值更高的节点,收到消息副本的中继节点同样以此策略将消息传输至下一跳节点;在单副本策略中,节点同样通过投递预测值选择中继节点,不过节点是将消息副本全部转发至投递预测值更高的节点。(2)对上述算法中多副本和单副本策略分别进行改进,在多副本策略阶段提出将投递预测值与副本分配相结合,使得中继节点自适应的携带副本数量,对于只剩下一份副本的消息结合缓存空间适当复制多份;在单副本策略阶段,结合节点与其目的节点相遇预测概率,相遇时间间隔以及自身缓存空间利用率定义效用值,通过效用值进行转发。(3)通过ONE仿真平台对本文提出的算法与Epidemic算法、Spray and Wait算法和Prophet算法在仿真时间、缓存空间以及消息产生时间间隔上进行消息投递率,平均时延,网络负载以及平均跳数的对比,仿真结果可以看出,本文提出的算法整体表现较优。