机会网络路由算法研究

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随着移动无线通信技术、移动终端技术的迅速发展,移动通信已成为人们能够随时对地乃至移动中从互联网获取信息和服务的一种重要通信方式,而传统的无线通信方式必须应用一定的基础设施(如基站)来保障通信节点之间的连通性完成通信,这就给一些缺少基础设施部署的恶劣环境下通信造成一定了困难,为了解决此问题,一种新型的网络被提了出来——机会网络。机会网络(Opportunistic Network)具有时延容忍网(DTN)许多特征,节点不具有统一部署性,不需要预设网络规模和节点初始位置,端到端通信时不需要确定是否存在通路。因此机会网络能够解决频繁间断网络中通信难题,能够应用于应急求援、军事移动网络等环境。同时网络复杂多变的拓扑结构、受限网络容量、缺乏的网络通信信息给研究人员带来了巨大的挑战,路由算法研究和设计成为一个非常重要的环节,算法的优劣直接影响着网络性能的优劣。本人对路由协议做了大量的研究工作,发现当前机会路由协议中概率路由(robabilistic routing)、传染路由(epidemic routing)机制等未涉及节点接触频率和接触时间两个因素,造成一定的局限性及缺失性,针对这一问题刘期烈、许猛等人提出了基于历史效用的HMPR算法,此算法具有比传统路由投递率较好,但并没有很好的改善路由延时问题。基于以上因素本文第三章提出了基于历史效用的冗余混合路由算法——HHRA。HHRA算法主要根据节点历史信息(相遇间隔、相遇频率及节点间的可靠传输效率)评估节点转发效用值,其转发策略基于多副本控制机制。仿真结果,本文提出的HHRA算法对比传染路由(Epidemic)和概率路由(Prophet)提高传输成功率并减少了传输延迟。本人在研究转发协议的同时发现现有的大多非社区移动模型转发协议都基于节点移动完全随机,较少利用移动特征设计协议,忽视了实际场景中节点的移动规律,如人、动物、车等,他们运动具有一定的规律特点,如果能够充分借鉴节点移动规律来设计转发协议那将是有利可行的。舒坚、董海星等人提出的BMCU算法基于节点移动特征效用转发机制,但该算法存在明显不足之处,转发策略之没有考虑到中继节点与目标节点的相似度,如果所遇到中继节点与源节点和目的节点的相似度大于阈值,那么就会造成判断失真,并会阻碍消息成功传输;此外,其活跃度模型建立不完善,效用值只参考活跃度而不考虑亲密度并不能保证通信可靠性等。于是本文第四章对此算法作了改进:提出了亲密度模型,并完善了相似度模型建立策略,通过与自身节点相似度比较后,在相似度小于阈值情况下综合考虑与目的节点相似度、亲密度、活跃度及剩余能量衡量转发效用值,消息转发基于多副本控制策略抑制节点副本的发散拷贝。最后模拟实验结果表明改基于BMCU算法改进的IBMCU算法性能较BMCU算法稳定性较好,同时提高传输率并降低了平均延迟。
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