From the Far Side of the Moon： Delay/Disruption- Tolerant Networking Communications via Lunar Satellites

Delay/Disruption-Tolerant Network- ing （DTN） originated from research on Interplanetary Internet and still today space appli- cations are the most important application field and research stimulus. This paper investigates DTN communications between the Earth and the far side of the Moon, by means of a lunar orbiter acting as relay. After an introductory part, the paper presents a comprehensive ana- lysis of the DTN performance that can be ac- hieved on the identified communication scen- ario. The focus is on the evaluation of the state- of-the-art ability of Interplanetary Overlay Network （ION）, the NASA DTN implementation of Bundle Protocol （BP） and Contact Graph Routing （CGR）, to meet the many challenges of the space communication scenario investigated （and more generally of a future interplay- netary Internet）： intermittent links, network partitioning, scarce bandwidth, long delays, dyn- amic routing, handling of high priority and emergency traffic, interoperability issues. A study of security threats and Bundle Security Protocol （BSP） countermeasures complete the work. The many results provided, confirm the essential role of DTN in future space communications.     

延迟/中断容忍网络技术在载人登月通信中的应用研究

针对未来构建天地一体化空间网络的需求,分析了载人登月网络的特点以及目前地面网络广泛应用的TCP/IP协议应用于载人登月网络所遇到的一系列问题;针对这些问题,提出了使用延迟/中断容忍网络(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)体系来构建载人登月网络的设想,并设计了载人登月网络协议体系架构;最后通过在测试平台上进行真实的文件传递试验来对基于DTN技术的载人登月网络进行性能仿真,并对利克里德传输协议(Licklider Transmission Protocol,LTP)的参数进行理论上的优化分析;仿真结果表明,在地月信道误码率较高的情况下,采用LTP segment大小为400 Bytes,相比于LTP segment大小为1400 Bytes、800 Bytes和100 Bytes,分别提高了17540 Bytes/s、4160 Bytes/s和47000 Bytes/s的有效吞吐量。     

ERC2:具有拥塞控制策略的DTN传染路由方法

针对延迟容忍网络（DTN）拓扑结构动态变化和节点存储空间有限的问题,提出一种具有拥塞控制策略的DTN传染路由（ERC²）方法。该方法基于一种动态存储状态模型（DSSM）,节点可通过感知网络状况动态调整节点半拥塞状态的门限降低网络发生拥塞的可能性,增加ACK索引以及消息管理队列,使节点存储状态随着网络负载的随机变化而动态更新并主动删除冗余包,并根据不同拥塞状态结合传染路由和Prophet路由的优点选择单一或混合模式进行消息转发,从而达到预防、避免、解除拥塞的目的,实现节点自适应缓存管理以及网络的动态拥塞控制。在模拟器ONE上采用Working Day Movement模型进行仿真,其中与Prophet相比,ERC²方法在消息递交率上提高66.18%,平均时延降低48.36%,转发次数提高22.83%。仿真结果表明,在拥塞程度不同的场景中,ERC²与Epidemic、Prophet路由算法相比具有更好的网络性能。     

一种基于区域划分的DTN路由算法

在DTN网络组成的无向图中,随机运动节点的运动范围会在一段时间内局限在某个连通度高的区域,因此在该时间段内节点应优先处理目标接收节点 与其同区域的消息,而其离开该区域时,应优先交互接收节点在其它区域的消息。由此,提出基于区域划分的DTN路由算法。该算法使用随机实验的方法实现对DTN网络无向图的区域划分,并以节点自身所在区域及消息接收节点所在区域作为消息中转的依据实现DTN消息的路由。实验结果表明,该算法与PRoPHET、Epidemic、SAW相比,能达到较高的消息传输率,并有效降低消息副本的传输与复制。     

SA-DTN：基于节点社会活跃度的DTN路由研究*

社会网络是一种特殊的DTN网络,主要是由人、汽车及其它移动工具携带的移动设备组成,并且利用短距离无线电进行通信。针对社会网络中每个节点移动区域的多少和在某个区域中停留时间的长短,本文给出了节点的社会活跃度（SA：Social activity）概念,从而提出了在DTN网络中基于节点社会活跃度（SA：Social activity）的路由。这种路由根据网络中节点的社会活跃度大小对下一跳节点进行限制。仿真结果表明,本文所提出的路由在提高了递交率的同时,大大降低了网络开销。     

一种高效抗毁的无线自组织网络路由策略

针对在网络被毁伤以致分割后的路由重建和通信恢复问题,提出一种结合传统Ad Hoc路由和时延容忍路由的混合路由策略。采用按需选择时延容忍网络(DTN)路由的方式,使Ad Hoc路由失效后能利用DTN路由的时延容忍和网络容错能力继续路由。仿真实验结果表明,与PROPHET和AODV路由协议相比,该路由策略能在网络毁伤后快速重建路由,以保证近似毁伤前的高投递成功率,并利用局部的AODV路由缩短端到端时延。     

DTN中基于时间因素的拥塞感知路由算法

为了解决散发等待路由算法中,中继节点的选择存在盲目性的问题,提出一种基于时间因素的拥塞感知路由算法CARA。该算法考虑时间因素对转发概率的影响,改进Prophet算法中的转发概率。根据改进的转发概率选择中继节点,动态分配报文转发数目,并以拥塞感知自适应的方式实现拥塞控制的优化。仿真结果表明,CARA算法和网络投递率及延迟表现最好的CS-DTN算法相比,投递率提高了10.21%,延迟降低了7.05%,同网络开销表现最好的BSW算法相比,开销降低了8.16%。     

DTN中基于马尔科夫链的声誉评估策略

在基于声誉的延迟容忍网络路由协议中,较长的消息传递延迟会使声誉的收集非常缓慢,导致节点的声誉评价不准确。为此,提出一种基于马尔科夫链的声誉评估策略。该策略根据节点在不同历史时间点的声誉值序列,通过马尔科夫预测方法求出节点声誉值的状态转移矩阵。利用状态转移矩阵和节点最近一次的声誉评价预测节点现在的声誉值,并采用概率论的方法对节点的声誉进行评估。实验结果证明,与同类路由策略相比,该策略能够降低延迟对声誉的影响,使节点准确预测其他节点的声誉值,从而更有效地抵御诽谤攻击。     

基于连通图的天地一体化测控通信网络仿真

以GEO,MEO,LEO卫星构建的空间异构网络为对象,结合泛在网络的异构、自组织、自愈和协同等特性,介绍了天地一体化测控通信网络的概念,建立了基于“骨干、接入”模型的多层卫星网络,探索了卫星网络被分割(不连通)情况下的测控通信网络路由技术。最后,通过OPNET仿真软件对CGR(连通图)路由算法、random路由算法和flood路由算法在不同失效节点个数情况下的网络性能进行对比分析,结果表明采用连通图路由算法的网络具有更好的自愈和抗毁能力。     

MDCE路由算法的分析与改进

延迟容忍网络中基于位置的地理路由算法使用节点自我采集的GPS信息进行下一跳中继结点的选择,而节点的移动性会导致节点的实际位置在时刻改变,相对位置节点的移动方向信息比地理位置信息具有更好的稳定性。文献[1]提出的MDCE路由算法网络负载率和丢包率很高,且由于DTN网络的特殊性,难以拥有多个相邻节点。对MDCE路由算法进行分析与改进,降低中继节点数、规避消息副本向来的方向传输。仿真结果表明,改进后的MDCE路由算法的网络负载率和丢包率明显降低,实用性更强。