基于DTN的空间网络互联服务研究综述

空间通信需求的迅猛增长促使空间通信向网络化和天地一体化的方向不断发展.空间网络具有子网异构、网络拓扑不断变化、链路传输延迟大、链路误码率高等特点.TCP/IP网络协议族需要连续稳定的网络连接和较短的传输时延,空间网络不能满足这些条件,因此相关协议不能直接应用于空间网络.延迟/中断容忍网络(delay/disruption tolerant network,DTN)是一种通用的面向消息的覆盖层网络体系结构,能够适应空间网络的特点,是实现空间网络互联的有效连接方式.首先阐述了DTN应用于空间网络互联服务(space internetworking service,SIS)的体系结构,分析了组成要素和工作模式,包含协议栈构成、消息转发机制、命名与寻址机制等,介绍了支撑空间DTN应用的LTP(licklider transmissionprotocol)协议,并给出了火星探测场景实例;然后针对路由机制、安全机制和服务质量控制3个重点研究方向,阐述了关键技术和进展情况,分析了存在的问题和下一步的研究方向;然后介绍了相关的开发、实践和飞行验证项目;最后分析了在中国开展基于DTN的SIS研究及应用前景.     

DTN体系结构及关键技术研究综述

中断/延迟容忍网络(Disruption/ Delay Tolerant Network,DTN)是从Ad-hoc网络中抽象出来的一种全新的网络模型。与传统的无线移动自组织网络不同,该网络模型的应用场景具有高延迟、易中断等特点。高延迟、易中断的网络环境被称为受限网络。DTN作为一个针对受限网络的新兴研究领域,使用特殊的“存储-携带-转发”模式进行数据传递,以对抗受限网络中的高延迟和易中断带来的影响。它的发展将对未来军事战争、航天通信、抢险救灾等诸多场景提供更为可靠的通信保证。文中分析了DTN体系架构及其特性,研究了DTN路由协议并指出其适用的场景,最后总结了DTN研究中遇到的难点问题,并指出未来研究需要关注的方向。     

容断/容迟网络通信过程分析

当前,以TCP/IP协议为基础的Internet已经被广泛应用。但是Internet并不能很好应用于,例如星际间卫星网络,军事战场网络等具有较大时延,频繁中断,非对称信道和高误码率等特征的网络。容断/容迟容忍网络(Disruption/Delay Tolerant NetworkDTN)提出了一种架构和解决方案来解决以上环境中所遇到的通信问题。该文的主要内容包括:1)DTN架构和Bundle协议的简介。2)典型DTN应用通信过程和束(bundle)结构的分析。     

容延容断网络路由技术

作为一种新型的体系结构,容延容断网络(delay/disruption tolerant network,简称DTN)近年来得到了广泛的研究与应用.由于其面临的应用环境极为特殊,传统网络的路由协议无法适用于DTN,各种针对DTN的路由技术相继提了出来.在对DTN路由进行形式化分析以后,提出了路由技术的分类方法,然后着重分析并比较了当前一些较为重要的路由技术的核心路由机制和特点.最后总结DTN路由技术的研究现状以及存在的问题,指出未来路由研究的重点.     

DTN网络中PRoPHET路由协议的改进

对DTN网络中PRoPHET路由协议进行了改进,在采用基于效用值来选择DTN路由下一跳的同时,充分利用了临时簇内的端到端的连接.另外,当网络中发生了DTN拥塞时,把拥塞节点上紧急程度低的信息转移到临时簇的周围其它节点,然后传输紧急程度高的信息到拥塞节点.仿真结果表明,与DTN网络中路由协议PRoPHET相比,改进后的路由方法提高了数据包的成功发送率,降低了平均发送延时.     

基于ASSFR的DTN弹性质量自适应模型

针对DTN中支持时效性和资源敏感型服务的质量保证问题,引入INSIGNIA跨层思想和PBNM模式,设计出一种分布式服务质量保证系统——DTN弹性质量自适应原型系统,并针对原型系统,对以往路由协议进行改进,提出自适应种子喷射和焦点路由协议。最后运用ONE网络仿真软件对原型系统的性能进行分析和评估。实验结果表明:与MaxProp协议和Epidemic协议相比,运用弹性质量自适应原型系统,能够降低消息的丢包率、端到端时延和路由开销,提高消息发送的成功率。     

容延容断网络研究及进展

容延容断网络(Delay/Disruption Tolerant Networks, DTN)是基于星际网络而提出的一种异于传统网络的抽象网络模型。从网络协议、路由算法、组播和安全机制4个方面综述DTN的研究概况及进展,分析各种协议、算法、机制的性能及特点并进行比较,指出DTN研究面对的挑战和进一步发展方向。     

多信道多址接入协议的性能分析及仿真研究

针对宽带无线自组织网络(Ad Hoc)应用,首先将现有的多信道多址接入(MAC)协议根据使用天线数目的不同分为三类,分别阐述其特点,并对基于双天线的多信道MAC协议进行了性能分析,从而发现了该多信道MAC协议存在性能瓶颈;进一步利用开源的OMNeT++4.0和INET网络仿真平台,对基于双天线的多信道MAC协议进行性能仿真;仿真结果显示:当数据分组大小为512字节时,网络吞吐量最高为每秒1432个分组;最后提出了解决性能瓶颈问题可能的解决方案。     

无线Mesh网络中基于复权马尔可夫链的安全路由协议

针对无线Mesh网络机会路由(OR)机制中的安全性问题:在网络中可能有恶意节点的存在,提出一种基于复权马尔可夫链的安全路由协议。模拟网络中黑洞节点的攻击方式,通过复权马尔可夫链来构建网络中数据转发的线性拓扑模型;通过计算各节点的状态转移概率矩阵来预测丢包率,从而识别恶意节点,并在数据转发过程中避开这些节点。仿真实验中分析恶意节点数量、网络密度和候选集大小对路由协议性能的影响。结果表明,该协议能够识别恶意节点,降低丢包率,提高网络性能。     

延迟/中断可容忍网络研究进展

DTN网络是一类延迟/中断可容忍网络,具有长延时、某一时刻不存在端到端链路或者链路频繁中断、节点存储/计算能力低等特点,与现在的地面有线网有着根本的区别,所以现有网络协议,如TCP协议等无法满足DTN网络应用.在介绍DTN网络起源和特点的基础上,详细描述了DTN网络中几个典型的网络协议;比较了不同的DTN网络路由算法;对DTN网络在深空探测、野生动物研究、湖水质量检测、偏远地区通信等领域的应用作了介绍;最后对DTN网络未来的研究趋势进行了分析与展望.     

延迟／中断容忍网络发展研究

延迟／中断容忍网络（DTN）具有长延时、某一时刻不存在端到端链路或者链路频繁中断等特点,作为一种新型体系结构,近年来受到广泛关注与研究。介绍了DTN网络的研究现状,分析了其体系结构特点,详细描述了目前DTN关键技术包括网络协议、路由与安全机制方面的研究进展及面临的挑战,最后介绍了DTN在深空探测、军事通信等领域的应用,指出了DTN在未来通信网络发展中的作用。     

容迟容断网络路由协议研究

容迟容断网络近年来得到了广泛的研究和应用.容迟容断网络中源节点和目的节点之间不存在持续稳定的端到端路径,因而传统网络的路由协议无法适用于容迟容断网络.为了完成容迟容断网络消息传输,采用基于存储-转发的路由机制.容迟容断网络路由协议性能受链路生存时间、节点缓存大小以及网络中节点移动模型等影响.对容迟容断网络路由协议的研究和进展进行了较为深入的探讨,对主要路由协议的性能进行了比较,并总结了未来的研究方向.     

基于节点社会性的无线网络编码传输策略研究

延迟容忍网络是一种缺乏持续连接的新型网络体系结构,选择合适的转发节点是实现延迟容忍网络高效的转发和投递消息的关键问题。由于节点移动性和网络拓扑动态变化等会对延迟容忍网络的传输效率产生影响,提出了一种基于节点社会性和利用随机线性网络编码的DTN网络模型NSNC-DTN。NSNC-DTN网络模型利用网络中的社团结构、社团紧密度以及节点活跃度,选择出最合适的转发节点。离线计算节点的社会性,对源节点和Center节点进行随机线性网络编码,在线完成转发,从而达到高效转发和投递的目的。仿真结果表明NSNC-DTN网络能够有效的提高信息投递成功率,减小端对端的网络延迟和网络开销。     

一种面向延迟容忍网络的信誉方案

延迟容忍网络(DTN)的节点资源受限,易产生自私行为影响网络性能。针对该问题,提出一种面向DTN的信誉方案,以减小自私行为对网络性能的影响。设计报文转发协议和行为记录机制,检测DTN环境下的自私行为,建立信誉模型,实现对网络节点可信度的评估。实验结果表明,该方案可在存有自私节点的环境中提高网络性能。     

Anti-localization anonymous routing for Delay Tolerant Network

This paper focuses on the problem of how to allow a source to send a message without revealing its physical location and proposes an anti-localization routing protocol, ALAR, to achieve anonymous delivery in Delay/Disruption Tolerant Networks. The objectives of ALAR are to minimize the probability of a data source being localized and to maximize the destination’s probability of receiving the message. ALAR can protect the sender’s location privacy through message fragmentation and forwarding each segment to different receivers. ALAR is validated on two real-world human mobility datasets. This study indicates that ALAR increases the sender’s anonymity performance by over 81% in different adversary densities with a 5% reduction in delivery ratio.     

无线社会网路由缓存管理和服务质量的研究

提出一种针对缓存容量受限的容迟移动网络的多复制路由和缓存管理的方法。该方法能充分利用有限的网络资源,实现更高的传送成功率,降低平均发送延迟,同时实现不同重要性报文的服务质量分级。     

基于PROPHET路由算法的缓冲区管理

DTN网络一般采用基于消息复制的随机路由策略,由于网络中存在大量的消息副本,因此会导致中间节点缓冲区占用大,出现拥塞。为此,从冗余控制角度出发,基于PROPHET路由算法,设计用于缓冲区管理的3种机制,包括消息副本数量的控制、数据包生存期的动态设置以及已成功传输数据包的主动删除。通过限制消息副本数和删除多余消息,降低网络中消息副本总量,从而减轻节点负载。实验结果表明,在网络资源有限的情况下,上述3种机制能提高消息的成功传输率,降低网络开销。     

不等接触率DT-MSN的代码分发模型

提出一种不等接触率容延迟移动传感器网络(DT-MSN)的代码分发模型。在网络正常运行阶段由汇聚节点在线统计节点间的接触率,代码分发前通过估计接触率获取更新代码的节点顺序,并以此预测代码分发所需时间,保证全网节点同时启用更新代码。仿真结果证明了该模型的有效性。     

EMRPP：一种DTMSN组播路由算法

针对容迟移动传感器网络（Delay Tolerant Mobile Sensor Network,DTMSN）网络的容迟及节点的移动性特点,提出了一种新的基于概率预测的能量均衡组播路由算法（Energy-balanced Multicast Routing based Probability Probabilistic,EMRPP）。该算法采用到达概率选择路由下一跳的方式,且考虑了节点能量对算法性能的影响。仿真结果表明,EMRPP算法在数据传输率和平均传输延迟方面的性能要优于改进之前的PROPHET算法,是一种有效的容迟移动网络组播路由方案。