移動時延容忍網(wǎng)絡中能量有效機會式轉(zhuǎn)發(fā)機制.pdf

1、隨著通信技術的不斷發(fā)展和廣泛應用，相應的出現(xiàn)了越來越多具有挑戰(zhàn)性的通信環(huán)境。在這些特定環(huán)境中會經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡斷開的現(xiàn)象，導致消息在傳輸過程中不存在穩(wěn)定的端到端鏈路，因此現(xiàn)有的TCP/IP協(xié)議集關于網(wǎng)絡特征（如穩(wěn)定的端到端鏈路、低時延、低丟包率等）的假設并不滿足。近年來，時延容忍網(wǎng)絡(Delay Tolerant Network，DTN)由于具有鏈路不穩(wěn)定性和節(jié)點移動性等特征，受到了越來越多研究者的關注。而在移動時延容忍網(wǎng)絡(Delay T

2、olerant Mobile Network，DTMN)中，由于長時延以及間斷性連接等特點，傳統(tǒng)的移動自組網(wǎng)（Mobile Ad hoc NETwork，MANET）的路由協(xié)議并不適用。此外由于DTMN中節(jié)點電池的電量通常是有限的且不易更換，從優(yōu)化能量效率延長電池使用時間的角度，非常有必要設計基于能效的機會式轉(zhuǎn)發(fā)算法。本論文從基于距離的機會式轉(zhuǎn)發(fā)、以及結合能量收集技術的機會式轉(zhuǎn)發(fā)兩方面，對移動時延容忍網(wǎng)絡中能量有效機會式轉(zhuǎn)發(fā)進行了探索性

3、的研究。
　　首先，本論文研究了DTMN中基于距離的能量有效機會式轉(zhuǎn)發(fā)(DEEOF)算法。對于現(xiàn)有文獻中的機會式轉(zhuǎn)發(fā)算法，源節(jié)點與中繼節(jié)點一旦相遇，源節(jié)點就以一定的概率用最大發(fā)射功率轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組拷貝。然而由于網(wǎng)絡中節(jié)點的移動性，源節(jié)點與中繼節(jié)點之間的距離是隨時變化的，因此中繼節(jié)點進入源節(jié)點的最大發(fā)射半徑內(nèi)之后可能會繼續(xù)靠近源節(jié)點。如果源節(jié)點為了等待以低發(fā)射功率轉(zhuǎn)發(fā)分組給中繼節(jié)點的機會，就會導致分組在容忍時延之前到達目的節(jié)點的概率降

4、低。為了量化DTMN中節(jié)點的移動性對于能量效率的影響，本論文引入等能效轉(zhuǎn)發(fā)距離的概念。等能效轉(zhuǎn)發(fā)距離作為轉(zhuǎn)發(fā)能量效率的衡量標準，周來量化源節(jié)點在不同發(fā)射半徑以及不同分組時延情況下轉(zhuǎn)發(fā)分組的能量效率。通過預測節(jié)點的移動趨勢，本論文分別考慮單播轉(zhuǎn)發(fā)以及廣播轉(zhuǎn)發(fā)的場景，提出了兩種DEEOF算法，這兩種算法能夠在顯著地提高能量效率的同時獲得很高的分組投遞率。
　　接下來，本論文研究了DTMN中結合能量收集技術的機會式轉(zhuǎn)發(fā)算法。當DTMN中

5、節(jié)點的電池電量有限且不易更換時，節(jié)點可以通過能量收集技術收集周圍環(huán)境中的能量來解決電池續(xù)航問題，從而實現(xiàn)節(jié)點的可持續(xù)通信。源節(jié)點通過綜合考慮節(jié)點的移動性以及自身能量收集的速率，在每次與中繼節(jié)點相遇時決定是當前時刻轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組拷貝，還是節(jié)省能量等待之后轉(zhuǎn)發(fā)給更好的中繼節(jié)點，從而有效地利用收集到的能量來最大化分組投遞率。為了實現(xiàn)這個目標，本論文將源節(jié)點機會式轉(zhuǎn)發(fā)分組拷貝的問題建模為馬爾科夫決策過程(MDP)，并給出相應的最優(yōu)化條件。因為MD