延迟容忍网络路由算法研究

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相对于人们的日常生活所接触的互联网通信而言,其他一些处于环境恶劣下的网络比如边远乡村网络、灾难恢复网络、星际网络等不被人们熟知。而这些网络由于网络环境的影响而显现出高延迟,低传输率,间歇型连接、节点频繁移动等特性,研究者将此类网络特性抽象出来并归结为DTN(Delay Tolerant Network)延迟容忍网络。与传统网络研究模式类似,自DTN新型网络架构提出后,该架构上的DTN路由算法成为研究核心。本文以研究新型延迟容忍网络路由算法为中心,以综合优化延迟容忍网络路由的性能为目的,在深入调研新近DTN路由算法的基础上提出两大新型路由算法——EROD(基于能量的机会主义路由)算法与POIAware(基于兴趣聚类路由)算法。本文首先归纳并总结新近的DTN路由算法及其优缺点;接着从路由设计的关键点出发提出本文所设计的两大新型路由算法EROD与POIAware的路由核心思想与路由流程;在路由设计完成后,本文选择性能优良的路由仿真平台ONE对提出的新型路由算法予以仿真实现,并详细描述路由仿真的实现过程与实现代码;最后本文根据不同的DTN网络环境设置完善的测试方案,分别在RWP(纯随机)移动场景、CAR(小轿车)移动场景与Mixed-Vehicle(混合车载)移动场景三大场景下测试路由算法的各性能指标数据。本文将EROD路由和POIAware路由算法与DTN典型路由代表——Epidemic路由、Prophet路由及Spray-and-Wait路由的性能对比与分析。实验结果表明,EROD路由能在保证较高的消息成功递交率的前提下大大降低网络平均传输延时,并有着较低的网络开销且保证了节点的剩余能量,综合路由性能超越其他路由;而POIAware路由能适用于社会移动网络,在社会移动场景中有着比其他路由更高的消息成功递交率,更低的网络平均延时,并且网络开销在正常范围之内。本文成功提出延迟容忍网络上新型的路由算法,并通过路由仿真验证了其性能的优越性。其中,路由设计的出发点与算法本身具有一定的创新性。文中路由算法的设计思路对未来延迟容忍网络路由算法的研究具有一定的借鉴价值。
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