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DTN网络中拥塞避免机制研究

作　者: 吕免免
导　师: 王新华
学　校: 山东师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: DTN网络拥塞避免路由协议流量控制 AAC策略 ONE
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

DTN(Delay Tolerant Networks)即为延迟容忍网络，是由Kevin等人在2002年的国际会议上提出的一种面向消息的通用可靠的且位于各种区域网络之上的覆盖层体系结构，是为具有高延迟，网络间歇性断开等特点的受限网络能够进行通信而设计的体系结构。例如：星际网络IPN(interplanetary network)、军事Ad hoc网络、传感器网络、深海探测网络中DTN的有效应用。同传统网络相比，DTN网络增添了Bundle层，即网络覆盖层，它位于应用层和传输层之间，通过该网络层采用“存储-携带-转发”思想和逐跳传输模式（hop-by-hop, HBH）实现节点之间的通信，实现可容忍高延迟和连接中断等苛刻环境下网络互联的功能。可有助于解决此类网络中时常发生的链路延时、抖动、高误码率等问题。DTN网络具有链路易间歇性断开的特点，因而通过多副本机制路由来提高网络报文信息递交的成功率，但是，DTN网络中使用异步传输的模式，网络中已到达目的节点的冗余副本不能及时删除而造成网络的拥塞，同时大量消耗有限的网络资源，对网络性能的影响非常严重。因而DTN体系结构中的拥塞避免机制的研究是非常必要的，而国内外对于DTN的研究主要集中于DTN的路由协议，对于拥塞避免策略的研究较少。本文中对前人所做的研究做了总结，并且在此基础上对于具有较大影响的拥塞避免策略进行了具体研究，提出一种新的主动拥塞避免策略，对比经典路由策略进行仿真实验和分析。论文所作的主要工作有：1.详细介绍DTN网络的研究背景及其发展的过程，描述了DTN应用在国内外的研究现状和DTN中拥塞避免策略的研究成果。针对DTN的网络特点、体系结构设计、Bundle层运行机制做了详细阐述，关于DTN网络中的拥塞和流量的控制机制进行了分析，为进一步拥塞避免机制的研究打下了基础。2.分析DTN网络中的现有的路由协议和相关拥塞控制策略，路由同拥塞控制之间是相互联系，相互影响的，基于副本的路由协议在运行过程中产生的报文副本导致网络拥塞的发生。介绍了基于调度管理、基于副本丢弃和基于缓存替换策略的拥塞避免机制。3.提出AAC拥塞避免策略，该策略建立在使用副本机制的二分散发等待路由协议的基础之上，利用拥塞度、ACK索引和保留权值等方法，将数据报文信息的状态及时通知到网络节点，将节点中数据冗余副本删除使得网络拥塞现象难以发生。4.利用ONE仿真平台对AAC拥塞避免机制进行模拟仿真，并且将它与Epidemic、PROPHET、Spray and Wait Routing经典算法策略进行仿真实验比较，实验数据表明AAC策略的高效性，是一种算法合理、适合于DTN环境的拥塞避免机制。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 DTN 研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的研究工作  11-12
  1.4 本文的组织结构  12-13
第二章 DTN 网络的体系结构  13-23
  2.1 DTN 网络的特点  13-14
  2.2 DTN 网络体系结构概述  14-16
  2.3 DTN 网络体系结构设计  16-21
    2.3.1 DTN 网关和名字元组  16-18
    2.3.2 邮政服务和路径选择  18-19
    2.3.3 保管传输和安全性  19-21
    2.3.4 拥塞与流量控制  21
  2.4 Bundle 层概述  21-23
第三章 DTN 网络中的路由协议及拥塞避免策略  23-33
  3.1 DTN 网络路由协议概述  23
  3.2 DTN 网络中单副本路由协议  23-25
    3.2.1 直接交付路由协议  24
    3.2.2 首次连接路由协议  24-25
  3.3 DTN 网络中多副本路由协议  25-29
    3.3.1 传染病路由协议  26
    3.3.2 概率路由协议  26-27
    3.3.3 散发等待路由协议  27-29
  3.4 DTN 网络中拥塞避免策略  29-33
    3.4.1 报文丢弃  30-31
    3.4.2 调度管理  31-32
    3.4.3 缓存替换  32-33
第四章 AAC 拥塞避免策略  33-41
  4.1 AAC 拥塞控制算法  33-38
    4.1.1 拥塞度  33-34
    4.1.2 ACK 索引表  34-35
    4.1.3 保留权值  35
    4.1.4 算法流程  35-38
  4.2 仿真实验  38-41
    4.2.1 仿真实验环境  38-39
    4.2.2 实验结果及分析  39-41
第五章总结与展望  41-43
  5.1 总结  41
  5.2 展望  41-43
参考文献  43-46
攻读硕士学位期间取得的科研成果  46-47
致谢  47

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