面向端到端性能的DTN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)束壓縮算法.pdf

1、極端環(huán)境下誤碼率高、通信延遲長(zhǎng)、間歇性連接、不對(duì)稱數(shù)據(jù)速率等特點(diǎn)使傳統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)體系不能夠正常工作。為解決這一極端環(huán)境下的通信問(wèn)題，DTN協(xié)議體系自2002年被提出以后便得到了廣泛的關(guān)注。DTN在傳輸層之上加入束（Bundle）層形成一種覆蓋網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，Bundle協(xié)議通過(guò)“保管-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制確保了數(shù)據(jù)在極端環(huán)境中的可靠傳輸。然而，在鏈路傳遞過(guò)程中Bundle基本塊內(nèi)冗余的協(xié)議文件浪費(fèi)著極端環(huán)境中寶貴的鏈路和帶寬資

2、源。因此，進(jìn)行Bundle協(xié)議文件壓縮成為減緩協(xié)議開(kāi)銷的有效可行的方法。
　　本文詳細(xì)分析了Bundle協(xié)議的格式，根據(jù)基本塊字典中各字符的分布情況，設(shè)計(jì)了基于Huffman編碼的無(wú)狀態(tài)壓縮算法，能夠減少Bundle協(xié)議中基本塊大小的37％左右；根據(jù)“保管-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制在鏈路中的傳輸特性，本文設(shè)計(jì)了基于鏈路特點(diǎn)的狀態(tài)壓縮算法，引入了鏈路背景以及背景識(shí)別符的概念，通過(guò)初始化Bundle將各節(jié)點(diǎn)后續(xù)鏈路傳輸所需的基本信息以背景文件

3、的形式存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)器中，通過(guò)能夠唯一識(shí)別的背景標(biāo)識(shí)符來(lái)進(jìn)行提取，在接下來(lái)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，Bundle協(xié)議中只包含了確保當(dāng)前跳可靠傳輸?shù)逆溌沸畔?，從而達(dá)到壓縮的目的，壓縮效果明顯，能夠減少Bundle協(xié)議中基本塊大小的60%左右，壓縮效果優(yōu)于無(wú)狀態(tài)壓縮。對(duì)狀態(tài)壓縮的實(shí)施過(guò)程以及所需的假定條件和注意細(xì)節(jié)，第四章進(jìn)行了比較細(xì)致的描述。結(jié)合狀態(tài)壓縮過(guò)程，本文設(shè)計(jì)了基于數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程的遞變壓縮算法，通過(guò)傳輸節(jié)點(diǎn)對(duì)Bundle協(xié)議的處理，去除已被

4、使用而無(wú)需繼續(xù)使用的鏈路信息，從而達(dá)到對(duì)Bundle協(xié)議壓縮的目的。
　　本文研究了數(shù)據(jù)在單跳以及多跳鏈路中的傳遞過(guò)程，并建立了傳輸物理模型。選取交付時(shí)延以及有效吞吐量作為主要的性能指標(biāo)，在鏈路傳輸物理模型的基礎(chǔ)上，分別建立了交付時(shí)延以及有效吞吐量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。以這兩個(gè)性能指標(biāo)為主要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)模擬仿真對(duì)比了Bundle協(xié)議壓縮對(duì)數(shù)據(jù)在鏈路中傳輸所帶來(lái)的性能的改變。仿真結(jié)果表明，狀態(tài)壓縮以及無(wú)狀態(tài)壓縮都能夠縮短數(shù)據(jù)在鏈路中的交付