● 摘要
随着移动电子设备(如蓝牙、Wi-Fi 等)的快速发展和普及应用,携带这些设备的移动用户在移动的过程中通过这些设备可进行通信,这些使得在没有基础通信设施的环境中进行网络通信成为了可能,进而产生一些新型网络,例如移动Adhoc 网络、延迟容忍网络DTN (Delay Tolerant Network,DTN)网络等。这些新型网络,在陆地移动网络、野生动物追踪、无线军事战场网络、手持设备组网、灾难地区救援、星际网络、车载网络等移动网络的范畴中有着广泛的应用研究前景。
在DTN 网络中,节点之间的通信是其在移动过程中建立,但是由于节点的移动是不确定的,并且移动节点所携带的移动设备的能量、容量、节点的链接以及节点的处理能力有限,使得源节点和目标节点之间很难维持一条完整的端到端的通信链路,并且网络的拓扑结构不断的变化,所以现有的基于TCP/IP 协议服务的网络模型已经不适用于这些具有挑战性的受限网络。为了在紧急情况下解决节点的移动模型以及节点如何选择比较优的下一跳中继节点的问题,本文针对DTN 网络中节点在紧急情况下的移动模式以及消息传输机制提出了适合于灾难环境下的移动模型和路由算法。
本文通过对现实生活中移动用户移动模式分析,并结合近年来一些典型的DTN网络移动模型的研究成果,总结了构建移动模型的设计原则以及其构成要素,并对其进行了分类和详细的介绍。然后针对在灾难紧急情况下,分析受灾群众以及救援队员的移动特征,设计基于DTN 的地震救助移动模型,并在此基础上通过对用户携带设备缓存受限的分析,提出一种适用于灾难紧急救助的缓存管理方法。通过对雅安地震的部分区域进行OpenJUMP 建模,并通过机会网络仿真模拟器
ONE(Opportunistic Network Environment Simulator,ONE)对该移动模型和路由策略与典型的DTN 网络移动模型与路由算法进行了性能对比评估。实验证明在灾难紧急环境下,受灾群众与救援队员的不同的移动模型对网络性能的影响非常大,并且提出的缓存策略可为地震救援提供有效的参考。
然后本文对紧急环境下的通信系统进行分析,提出一种适合于紧急环境的基于马尔科夫过程的信任概率路由算法。该算法主要通过对灾难环境下节点能够及时、有效、正确的将消息转发给救援人员进行建模,并且通过对节点与目标节点相遇概率的预测以及节点之间的信任度进行评估,并将节点如何选择下一跳中继节点的路由过程抽象为马尔科夫决策过程。利用上述提出的移动模型和缓存管理方法,通过ONE 仿真软件对该路由算法与DTN 网络的典型算法实行性能评估对比。仿真结果显示该路由算法在网络性能方面有较好的优势。
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