空间网络链路容量约束下的DTN路由算法研究与实现

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Kevin Fall在2003年提出DTN的体系结构之后,DTN网络经历了快速的发展,目前DTN网络已经涵盖了无线传感器网络、Ad-Hoc网络和空间网络等多个领域,成为近年来的研究热点,并在军事和科研探测等方面得到应用。空间网络具有典型的DTN网络特性,因而空间DTN网络路由技术是空间网络通信的关键技术之一,也是实现高效快速可靠空间信息传输的基础。本文针对空间DTN网络运行过程中拓扑规律性的特点,提出面向容量约束的空间DTN路由算法,并搭建了一个基于真实空间环境数据的空间DTN网络仿真平台,最后通过仿真测试了该路由算法的性能。本文主要研究内容如下:(1)论述了空间DTN路由技术的相关理论基础和研究现状,对目前空间DTN网络结构及DTN路由技术的研究进行对比分析。(2)基于空间DTN网络的特点,提出基于接触图的空间DTN网络模型。针对已有空间DTN路由算法没有有效利用空间DTN网络拓扑周期性的特点这一问题,提出利用空间DTN网络运行过程中节点之间的接触关系图作为先验知识进行路由,同时考虑接触容量约束的空间DTN路由算法——CARFOR,并基于实际DTN节点软件对该算法进行了实现,该算法充分利用空间DTN网络中可利用的信息,因此可以获得比较可靠的路由。(3)为了获得算法在真实场景中运行的性能,本文搭建了一个空间DTN网络仿真平台,该平台所采用的场景参数来自专业卫星仿真软件—STK产生的较真实的数据,同时使用专业的网络仿真工具CORE对空间DTN网络节点进行仿真。该平台最大的特点在于其采用的环境数据是较真实的,同时仿真的节点是基于真实的Linux操作系统内核。(4)利用本文设计的空间DTN网络仿真平台对路由算法的性能进行实验,结果表明在网络中采用本文提出的算法比目前空间DTN网络CGR路由算法有更好的性能。
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