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目前拥有数以亿计的、不同区域的且使用公用语言相互通信的计算机连接而成的全球网络一因特网是基于TCP/IP协议的,在其OSI参考模型的网络层中可通过IP协议进行消息的传送,在传输层中则需要一条可靠的端到端的路径。但是在人际网络、车辆网络和星际网络等特殊的网络环境下,由于节点存在移动的随机性,所以是无法找到端到端的可靠路径的,而且也极易出现网络频繁断开的现象,因此传统的因特网结构是不适用于这样的特殊环境的。
为了能够解决此类网络(受限网络)所存在的种种问题,2003年KevinFal在ICIR会议上正式提出DTN网络(Delay/Disruption Tolerant Network)的组网结构。之后,美国国防部高级研究所(DARPA)对其进一步推广和完善,提出延迟/中断可容忍网络的概念。DTN网络的体系结构中引入了聚束层(Bundle layer)及聚束协议(Bundle Protocol),并用其来实现消息(Message)的“存储-携带-转发”,通过各节点间的随机连接来转发消息,从而解决在受限网络环境下的通信问题。
DTN网络由于自身具有的长延时、间歇性连接和节点能量低等特点决定了其独特的路由策略。即为了提高消息的成功提交率和网络性能,网络中常采用多拷贝路由机制。该机制中允许报文在生命周期中被多次拷贝转发给多个中间节点并经历多条路径最终传送给目标节点。但是,消息在受限网络中重复拷贝,必然会造成网络中存在大量的冗余,增大对网络资源和能量的消耗,而且DTN网络中的节点大多是手持设备,其存储空间是有限的,所以过多的拷贝必然会导致拥塞。因此,在综合考虑缓冲区的利用率和网络吞吐量等参数对TTL产生影响的同时,适当采用动态的调整方案进行丢包、并采取基于缓存管理的拥塞避免策略可有效解决拥塞的问题。
本文首先对DTN网络的基本概念、体系结构、典型的路由协议和拥塞控制协议进行了分析和总结,重点对DTN中现有的概率路由协议进行深入的分析,并针对相遇概率和拥塞控制问题提出两点改进:
1、鉴于概率路由中对于任意两个节点在一段时间没有再次相遇的情况下所求得的相遇概率与实际情形不相符的问题,作者提出了新的看法。作者认为两节点在链接建立时相遇概率最大,而断开后相遇概率应是比较低的值,随着时间的推移相遇概率会逐渐增大,直到再次相遇时概率值恢复到最大值。因此,应该考虑到两节点间的历史链接信息,依据此信息计算出平均链接间隔时间,从而推导出自当前时间到下次建立链接所需的时间,以此为系数得出更为准确的相遇概率。
2、概率路由协议是依据相遇概率的值来进行消息的转发,即两节点相遇时,首先通过交换概率矢量来判断是否需要传递消息,通常是到达目的节点概率低的节点将消息副本传递给到达目的节点概率高的节点,直到遇到目的节点。如此网络中便会产生大量的消息冗余,产生拥塞。作者提出在将消息进行转发之前,首先查看一下接收消息的节点与目的节点间的链接几率,并计算出新的概率。在实际的消息转发过程中,综合地考虑相遇概率和链接几率的概率,从而使得报文既可以快速传送到目标节点,又能减少拥塞的产生,提高网络性能。
3、本文使用The ONE1.4.1仿真器对文中提出的方案进行仿真模拟,并对结果进行了比较分析,得出改进方案的可行性。