近些年,世界各地自然灾害频发,给社会的经济带来巨大损失。通常情况下,严重的地震、泥石流、飓风等灾害会对基础通信设施造成彻底毁坏,使得灾后营救工作无法顺利展开。如何在灾难营救场景下进行通信是值得研究的重要问题。传统的基于TCP/IP的网络协议需要在同一时刻存在端到端的路径,并且需要链路稳定。然而,在灾难营救等网络环境下,由于通信环境恶劣,链路的频繁中断导致端到端的路径不一定存在,使得传统网络(如Ad hoc网络)协议无法正常工作,从而无法进行组网通信。像灾难营救场景这类具有链路频繁中断、通信延时大等特点的网络被称为延迟容忍网络,该网络采用“存储携带转发”的方式进行信息的传递,同时可以采用称之为摆渡节点的外界节点进行辅助路由。摆渡节点是一类比常规节点具有更少资源限制(能量、存储空间等)的可控移动节点,通过主动式的移动同节点进行信息交互,可以大大提高延迟容忍网络的消息传递率并降低消息传输延迟。在灾难营救场景下,为了尽量降低消息延迟,可以采用携带通信设备的无人机作为消息摆渡节点在灾区上空飞行,与同样携带通信设备的搜救人员进行通信,并将信息运送到指挥部等地点进行进一步的处理。本文从节点移动模型和基于消息摆渡的路由技术两个方面,研究了在灾难营救场景下如何降低消息延迟的关键技术。全文主要工作及创新点如下:1.移动模型用来模拟实际网络中节点的移动特性,是基于模拟的无线网络研究的基础问题。通过使用不同的移动模型,研究者可以很容易的评测在不同应用场景下的网络的性能,如路由、拓扑等。虽然研究者已经提出了大量的移动模型,但是很少有移动模型能很好的描述灾难营救场景下节点的移动。文章首先分析了灾难营救场景下的节点移动特性,重点关注了营救小组和运输小组两类节点的移动模式,提出了带有基准点的随机路点模型(RWPBP)来对该场景下的节点移动特性进行建模。该模型通过可以配置的参数来建模不同类型节点的移动模式,可以很容易的描述灾难移动场景下的我们关注的两类节点的移动模式,并且在特殊的参数场景下,可以转化为经典的随机路点移动模型。2.研究表明,在使用移动模型进行网络性能评估的时候,在初始阶段的模拟结果和后期的模拟结果截然不同。这是由于移动模型中的节点在模拟开始时的速度和空间位置分布同模拟的初始设置有关;在运行一段足够长的时间后,速度和空间位置的分布会达到一个与初始设置无关的稳定状态,这时的分布被称之为稳态分布。稳态分布是移动模型研究中的重要研究方向,不仅能更好的理解模拟结果产生的原因,而且在稳态分布下进行模拟,可以使得模拟的结果更加精确。我们从数学上推导了RWPBP模型在一维空间下的节点速度和空间的稳态分布,给出了稳态分布的精确的数学表达式,并给出了保持稳态分布的初始化方法,使得该模型在模拟开始的阶段就能一直保持稳态分布,从而避免了在模拟开始阶段需要丢弃初始观察序列的问题,提高了模拟的效率。3.在灾难营救场景下,节点间通常并不需要进行通信,然而节点需要同指挥部进行通信来汇报营救的信息等,进行统一的调度安排。在以往采用了摆渡节点的延迟容忍网络研究中,摆渡节点的路线通常被设计为一个简单圆的形式,但在我们研究的场景中,将摆渡节点的访问路线设计为简单圆的形式并不能保证取得最小的消息平均加权延迟,所以我们提出了设计可以包含多个简单圆的封闭游走的摆渡节点路线来降低消息平均加权延迟。我们对该问题进行了抽象建模,证明了该问题是NP难问题,给出了该问题的整数线性规划形式,并提出多种快速启发式的解决方案。实验结果表明,同传统简单圆路线相比,封闭游走路线可以有效的降低平均加权延迟。4.在实际的灾难营救场景中,节点(营救人员)可能稀疏的分布在很大的区域内。而作为摆渡节点的无人机续航能力有限,有可能无法一次访问所有的节点,甚至不能按照封闭游走的路线进行节点的访问来降低平均加权延迟,无人机在访问部分节点后需要返回基准点进行能量的补充。所以本文提出了在有能量约束的情况下摆渡节点路由的问题,不仅考虑如何降低消息的平均加权延迟,而且从公平性的角度考虑了如何降低最大的消息延迟。我们分别以这两个目标对问题进行了抽象建模,证明了这两个问题都是NP难问题,给出了两个问题的整数线性规划形式,并提出多种快速启发式的解决方案。我们在摆渡节点的路由设计中考虑能量的约束,使得问题的研究更加具有实际应用价值。