DTN中基于Epidemic路由的拥塞控制策略研究

DTN(Delay Tolerant Network)网络具有间歇性连接、存储容量有限等特点,因而极易耗尽有限的网络资源,导致网络拥塞,降低网络性能。针对这个问题,在Epidemic路由算法基础上提出一种基于消息冗余度和节点缓存空闲率的拥塞控制策略RBCCS(message redundancy and node buffer residual rate-based congestion control strategy)。该策略要求发送节点以本身缓存空闲率为阈值,只将消息递交给缓存空闲率大于该阈值的邻居节点,避免盲目洪泛。此外,提出综合考虑消息生存时间、消息已转发次数和消息接收时刻的消息冗余度的概念。根据消息冗余度来优化缓存管理策略,拥塞发生时,冗余度大的消息被率先丢弃,使得拥塞节点获得足够容纳新消息的空间。仿真结果表明,应用该策略的Epidemic路由算法能使平均时延降低6.8%,消息递交率提升15.8%,开销率降低14.4%。     

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。     

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。     

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。     

DTN中基于服务等级的Push-Pull拥塞控制研究*

提出了一种基于服务等级的拥塞控制机制,通过为后续高优先级业务预留缓存资源的方法来减小容迟网络(DTN)中由于保管传输协议造成节点缓存资源的耗尽而引起的网络拥塞,从而改善服务质量。仿真结果表明,该拥塞控制方法在缓解网络拥塞的同时可以有效改善高优先级业务的传输性能,但其在一定程度上牺牲了低优先级业务的服务质量。     

DTN中一种网络状态感知的概率路由算法

容迟/容断网络(DTN)是一类支持在大时延、链路间歇中断等受限条件下进行通信的新型网络体系.针对DTN中由于节点移动性、缓存空间受限等而不能保证消息可靠传输的问题,提出一种网络状态感知的概率路由算法NSAPR(network situa-tion-aware probabilistic routing algorithm).该算法依据节点之间的历史接触成功率获取网络状态信息,在转发决策时引入接触成功率的影响,并根据网络状态采取自适应的参数选取策略进行消息的转发和副本的删除,同时进行相应的队列管理和拥塞控制,从而优化中继节点的选择和减少对网络资源的浪费.仿真实验表明,与现有其他几种算法相比,该算法能够在不同网络状态下提高消息交付率并降低网络开销,具有较好的网络适应性.     

DTN中基于地理位置信息的备用副本转发算法*

针对容迟容断网络(Delay/Disruption Tolerant Networks, DTN)缺乏稳定的端到端连接、时延大和节点资源有限的特点,设计了一种基于广播的地理位置信息共享模型,提出了基于地理位置信息的备用副本转发算法。在不依托GPRS基站的条件下,将GPRS与DTN结合,为最优转发节点的选取提供位置信息;在消息副本转发失败时,备用副本选取新的转发节点,转发成功后,删除备用副本。仿真结果表明,算法在递交率、平均时延和网络开销方面表现优于Spray and Wait等对比算法,在车载自组网中具有很强的应用性。     

一种区分服务的DTN概率路由算法

针对DTN网络中不同优先级的数据包需要区分服务的问题, 提出了区分服务的概率路由算法SDRP。该算法提出了参考概率这一概念, 相遇节点针对不同的数据包优先级定义了不同的参考概率, 若相遇节点的参考概率大于发送节点的转发概率则将数据包转发, 否则不转发。仿真表明, SDRP算法使不同优先级数据包的递交率呈层次化分布, 高中低优先级数据包的递交率由高到低依次排列。该算法使DTN网络在不改变原有网络通信性能的基础上, 较好地实现了根据数据包优先级的不同而区分服务的功能。     

一种新的效用冗余混合DTN路由算法

针对容迟网络(DTN)的高延迟、间歇性连接和资源受限等特点,提出一种新的效用冗余混合DTN路由算法NHRA。根据节点的相遇频率和连通时长等信息估算消息转发效用,指定消息在网络中的最大拷贝数,根据消息转发效用结合基于二叉树的方法来分配消息拷贝任务,实现消息的多路径并行传输,在提高传输性能的同时,有效地控制了网络开销。仿真实验结果表明,与现有相关算法相比,该算法可获得更高的消息传达率,并且花费的通信开销更低。     

基于接收阈值的容延网络拥塞控制机制

为了减少容延网络的资源开销,研究者提出了单副本转发路由算法.研究发现,这些转发算法导致节点流量负载极度不均衡,使得那些连接度较大的节点产生了拥塞.针对该问题,提出了一种基于接收阈值的拥塞控制机制,可以有效降低节点拥塞.该机制使每个DTN(delay tolerant network)节点根据自身的拥塞状况动态调整自己的拥塞控制机制,而且该机制独立于节点所运行的转发路由算法,不影响路由算法对中继节点的选择,具有很好的普适性.为了验证所提出机制的有效性,将该拥塞控制机制与现有的SimBet路由算法加以结合,提出了具有拥塞控制功能的SimBetCC算法.实验结果表明,SimBetCC算法在取得很好的拥塞控制的前提下,其递交率和递交时延等性能方面均优于具有拥塞控制功能的FairRoute路由算法.     

DTN中依据报文质量的拥塞控制策略

为了解决受限网络环境所带来的低的递交率的问题,DTN（Delay Tolerant Networks）通常采用多拷贝路由（multiple-copy routing）机制来实现报文的有效递交。但在实际情况下,网络中节点的缓存是受限的,当网络中的总报文数大于所有节点的缓存容量和时,网络就发生了拥塞。针对网络拥塞,通过计算节点缓存中的报文质量（Quality of Message）以确定报文丢弃的优先级,合理地丢弃报文控制拥塞。仿真结果显示与其他拥塞控制策略相比,该路由策略能得到更好的网络性能。     

基于拓扑快速变化的OLSR改进路由协议研究

针对优化链路状态路由协议（OLSR）在网络拓扑结构快速变化时性能下降的问题,提出了一种新的结合鱼眼状态路由和能量感知的自适应改进路由协议,命名为AFE-OLSR。该改进协议通过监听节点链路集和多点中继选择集的变化情况,自动调整HELLO和拓扑控制消息的发送频率,实现移动感知。同时,它借鉴鱼眼状态路由的思想,节点自动调整拓扑控制消息的转发次数。通过这些机制,该协议能够记录接收消息的能量大小实现能量感知,以及根据能量感知和移动感知的结果来帮助节点选择更稳定和更可靠的路由。仿真结果表明,AFE-OLSR在网络拓扑变化时端到端时延减少8%,分组到达率提高11%,建立全网路由时间减少12%;在网络拓扑静止时HELLO发送量减少19%,TC转发量减少15%。     

DTN中基于二分散发和等待路由的自适应拥塞控制策略

针对二分散发和等待路由中报文被转发的特点,提出节点首先通过应答交换机制丢弃已被递交到信宿节点的报文,来减少网络中冗余报文的传输;当节点缓存完全占用又需存储新报文时,执行拥塞检测和拥塞避免操作,遍历缓存,找到缓存中拷贝数最小的报文将其丢弃（若此报文正在被传输则丢弃拷贝数次小的报文）直至有足够的缓存空间存储新接收到的报文。通过大量仿真实验及相关数据的分析与比较,说明该拥塞策略能显著提高递交率,减小开销,并对拥塞状况有更好的自适应能力。     

节点转发消息能力动态估计的缓存替换策略

机会网络中的节点以“存储-携带-转发”的方式完成消息转发,消息需要在中继节点缓存较长时间以等待通信机会,高效的缓存替换策略能够提高有限缓存空间的利用率。提出一种基于节点转发消息能力的自适应缓存替换策略。通过动态地感知当前的消息传输状态,并根据其在此节点中的停留时间和消息转发状态,估计节点对该消息的转发能力,进而调整消息的转发以及删除优先级。结果表明所提出的缓存替换策略能够有效提高消息的成功投递率,并大幅度地降低网络负载率。     

一种改进的分簇路由算法

多跳分簇低功耗路由协议(MHLeach,Multi-Hop Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种用于数据汇聚的路由协议,它为传感器节点提供一种自组织、自适应的分簇组网方法。MHLeach将网络分割成若干个小簇,使簇内传感器节点按星型拓扑方式汇聚消息到簇首,而把簇间的簇首连接成具有多个分支的树形网络来组网。为提高MHLeach的可靠传输能力,本文提出基于链路质量估计的能量均衡路由协议ELQECHE,ELQECHE协议讨论链路质量对传输可靠性的影响,它将簇首间的链路质量作为一个重要指标,根据该链路质量来评估网络传输可靠性的高低,最后从邻居中选出传输可靠性较高的簇首作为转发节点。     

Analysis of a Randomized Congestion Control Scheme with DSDV Routing in ad Hoc Wireless Networks

Ad hoc wireless networks are expected to play an increasingly important role in future civilian and military settings where wireless access to a wired backbone is either ineffective or impossible. However, frequent topology changes caused by node mobility make routing in ad hoc wireless networks a challenging problem. In addition, limited capabilities of mobiles require a control on node congestion due to message forwarding.  In this paper, we present a randomized version, called R-DSDV, of the known destination-sequenced distance vector (DSDV) routing protocol for ad hoc networks and analyze its capabilities for distributed congestion control. The analysis is based on a novel approach that uses Markov chains for representing the distribution of routing information over the network. Our results indicate that a probabilistic congestion control scheme based on local tuning of protocol parameters is feasible and that such a mechanism can be effective in reducing the amount of traffic routed through a node which is temporarily congested. The traffic reduction is almost linear with respect to the decrease in the R-DSDV routing table advertisement rate of the congested node. On an average, the convergence time is relatively small as compared to the transmission rates of protocol messages.     

一种IEEE 802.15.6 Two-Hop 拓扑扩展转发节点选择协议

IEEE 802.15.6标准提供了一种2-Hop的星形拓扑扩展结构用于节省单跳长距离通信带来的能量消耗,但该标准没有指明如何选择转发节点的机制.本文提出了一种IEEE 802.15.62-Hop的星形拓扑扩展结构转发节点选择协议ORR,通过请求转发的Relayed节点k广播包含自己的IDk、数据产生的频率FDatak和请求转发的持续时间TreqLenk的RelayNodeDiscovery消息,请求转发节点为自己转发数据;候选Relaying节点根据自己和已为转发的其他节点数据的能量消耗,在保留自己能量阈值EThreshi的情况下,单播发出响应RelayInfo消息;RelayInfo消息包含节点i自己的IDi,平均信噪比AvgSNRik和能提供转发的最长数据时间TmaxLenik;节点k根据这些参数选择最优或重新选择转发节点,提高了网络可靠性.性能分析与模拟实验表明:该协议在网络寿命和网络吞吐量方面优于传统的IEEE 802.15.6策略.     

Cored-Based Tree with Forwarding Regions (CBT-FR); A Protocol for Reliable Multicasting in Mobile Ad Hoc Networks

In this paper we propose a new protocol for reliable multicast in a multihop mobile radio network. The protocol is reliable, i.e., it guarantees message delivery to all multicast nodes even when the topology of the network changes during multicasting. The proposed protocol uses a core-based shared tree. The multicast tree may get fragmented due to node movements. The notion of a forwarding region is introduced which is used to glue together fragments of multicast trees. The gluing process involves flooding the forwarding region of only those nodes that witness topology change due to node mobility. Delivery of multicast messages to mobile nodes is expedited through (i) pushing the message by witness nodes in their forwarding regions and (ii) pulling messages by a mobile node during (re)joining process. Hence, the protocol conserves network bandwidth by using a combination of the push–pull approach and by restricting flooding only to the essential parts of the network that are affected by topology change.  We develop a theoretical model to compute the probability of packet loss (as a function of the mobility rate) for our proposed scheme compared to the the core-based tree protocol (CBT); we also evaluate the effectiveness of forwarding regions as compared to traditional flooding. Our analysis shows that the proposed scheme significantly outperforms CBT.