延时容忍网络的路由技术研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文延时容忍网络的路由技术研究姓名：周晓波申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：洪佩琳20080301摘要络状况，因为网络状态相对稳定，传统网络中，当前的网络状况一般是通过路由信息交互协议获取的过去某个时刻的网络状况的预测得到的。DTN需要未来较长时间内的网络状况，仅仅通过对过去状况的简单预测并不准确，因此需要需要引入先验知识。在研究了MANET，WSN等网络路由协议的基础上，本文主要对DTN的路由研究作出了如下贡献：着眼于路由算法的信息集中最重要的参数一一延时，建立了DTN中数据包的单跳延时模型。把延时作为选择最佳路径的标准可以减少数据包在网络中的驻

2、留时间，减少网络缓存的消耗，反过来增加网络的容量。在DTN的研究中延时的构成以及其量化的分析还没有涉及。本文给出了单跳的范围，即链路上的延时模型，指出延时构成的几个基本量，娶口传输延时、排队延时、等待链路建立延时和传播延时。为了分析这几个参量的相互关系，把链路作为服务窗建立排队模型，提出了一种新的“带随机休假的非空竭排队系统”，利用排队论的分析方法，对队列长度、排队延时进行随机分解，最后得到队长和延时的分布函数，以及它们与业务分布等参数的数学期望之间的关系。最后通过仿真证实了实际测量值和计算值之间有很高的拟合度，在～定精度下本文的分析结果可以成立。在标准EarliestDelivery

3、算法的基础上，把先验知识的准确性考虑进去，提出AED(Ad印tiveEarIiestDelivery)算法。EarliestDelive哆算法只具有理论上的意义，它给出了一种很好的描述DTN路由问题的方式：但是在实用性方面，它对先验知识过高的需求造成实现的困难。但是，从另一个方面来看，现实中存在这一些可以预先知道链路容量函数的场景，例如卫星通信；这时E础iestDelive叫算法可以提供更好的路由效果，但是，现实中预知的链路容量函数总是存在误差，如何衡量这种误差，以及如何使EarliestDelivery算法在误差下也能够有较好的性能就成为了本文的一个研究内容。首先，建立误差模型，从理

4、论上分析丢包概率与误差强度的关系，给出了表达式；然后，把误差的标准差作为参数去修正延时，就是AED算法。仿真表明新的算法对误差的容忍能力有明显提高。提出一种基于模板运算的运动模式识别框架PM3D，并提出基于运动模式的路由模型。运动模式是用来描述节点(群)的运动规律的概念，但是本文中的运动模式不关注物理的参数，而是宏观上的模式；这种模式可以从网络的空．时图的各元素(只考虑。和1，也就是通和断)之间的位置关系中反映出来。一种基于模板运算的机制PM3D被用来从空．时图中识别这些运动模式，并用一个统一的数据结构一一访问列表(VL：VisitList)来存储。运动模式的引入并不依赖于具体的路由算

5、法，但是需要在路由决策时加入对VL的应用，即需要一个接口让路由算法来访问VL，并从中获得必要的信息以辅助决定下一跳。仿真结果表明PM3D能够识别出运动模式，并且运动模式能够反映出网络拓扑的变化趋势，提高了数据投递率。关键词：延时容忍网络，自组织，延时模型，AED，运动模式，PM3DIIABSTRACTBeingdif：I-erentf如mtlleIntemet，m柚ynetworksusedinindustrys∞mf缸f如mpeople’ssi曲t，buttIleyplay孤imporcantroIeinpeopIe’slife，鲫ch勰∞adinspectnetwork，tempo

6、例哆communicationnetworkindisasteretc．ThesenetworkshavetIIecharacteristicssuchas：mecOm·municationisonmdio，nodeshavelimite畦c印ability，nodesmovefkquenUy肌dmeenVironment．stoughetc．PeopIepresenttheconceptD1N(Delay—Tole咖tNetwork)t0describethesene铆ofks锄dwantt0esta_blishasuitofprotOcolsaccordingly．DTNisde

7、

8、ined懿粕abstractnetwOrkmOdelinthisdisseftatiOn．andi￡’snOtforallsidesOfoneparticuIarnetworkbutforalltllenetworkswhichpossessthecharacteristicofDelay·TIolerant．Delay·Tblemntmeansnetworkprotocolc锄workinthechallengingenvironmentin