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国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

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车载容延迟网络中的F2C路由

萨兰加·布塔达女士1， Milind Penuirkar先生2， Pratvina Talele女士3.
  1. 印度浦那马哈拉施特拉理工学院信息技术系助理教授
  2. 印度浦那马哈拉施特拉理工学院信息技术系副教授
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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摘要

在DTN研究领域有很多正在进行的工作。由于这些系统通常包含数十个、数百个甚至数千个节点，因此实际测试是一项非常昂贵且耗时的操作。大多数研究是使用模拟器进行的，因为它允许以可控和可重复的方式快速和廉价地评估协议和应用程序。模拟研究使用抽象(即模型)来判断现实世界的可行性。本文提出了基于控制泛洪的VDTN路由算法。结果表明，FirstTwoContact和firs雷竞技网页版ttwomobilcontact路由算法与传统的单拷贝路由算法相比，显著提高了发送概率。本文提出了一种新的协议，并对其进行了仿真。

关键字
容延迟网络，车载DTN和ONE

介绍
时延容忍网络(dtn)允许在端到端路径不稳定或不可能的网络中进行路由。不稳定路径可能是链路层的几个挑战的结果，例如:高节点移动性、低节点密度和短无线电范围;来自能源管理方案的间歇性电力;环境干扰和阻碍。这种环境可能存在于不发达地区，或者当稳定的基础设施被自然灾害或军事行动破坏时。当路由的信息保持其值的时间长于中断的连接延迟传递时，dtn是有用的[1,17,18]。
dtn可以基于车辆或行人等移动节点。基于车辆的网络的缺点是节点移动得更快，减少了它们在彼此传输范围内的时间。
因此，基于车辆的DTN中的一个有限资源是节点在通过时能够在它们之间传输数据的持续时间。存储空间也是一种有限的资源。
车辆网络由于其广泛的可能应用场景，包括但不限于传播安全相关信息(如紧急通知、交通状况和防撞)或信息广告(如营销数据)的网络，分发多媒体内容的网络，以及收集数据(如污染数据和道路路面缺陷)的监测网络，越来越受到研究的关注。车辆网络还可以用于为偏远的农村社区和地区提供连接，实现非实时服务，如文件传输、电子邮件、缓存Web访问和远程医疗。缺乏常规通信基础设施的受灾地区可受益于部署车辆网络，为救援队之间的通信提供支持，并协助救援队与其他紧急服务机构之间的通信。为了使这种应用成为可能，有必要设计能够克服车辆环境中产生的相关问题的网络协议。车辆的高机动性和速度是高度动态网络拓扑结构和短接触持续时间的原因。雷竞技网页版有限的传输范围(由于无线电覆盖)、物理障碍(例如，城市环境中的建筑物)和干扰，使这些网络容易出现中断和间歇性连接问题[7,9]。因此，这些网络可能会被分割，因为通常涉及的大距离和可变的节点密度，导致从源到目的地的路径上的不连续。
传统的路由和转发协议是为完全连接的车辆网络设计的，称为车辆自组织网络(VANETs)[9]，目的是在网络节点之间建立端到端连接，并支持现有传输和应用的端到端语义。因此，它们无法在稀疏、间歇性、部分连接和机会性的车辆网络中传输数据。为了克服这些问题，车载网络可以使用容忍延迟网络(dtn)的存储-携带-转发范式来传输数据。这个范例并没有假设端到端网络路径目前是可用的，而是假设这样的路径会随着时间的推移而存在。它最大限度地提高了数据传输的概率，特别是在人口稀少的环境中，允许来自各种车辆应用程序的耐延迟数据流量在时间[9]中路由。车载耐延迟网络(VDTN)是采用存储携带转发操作原理的新架构的一个例子。数据报(IP包)被组装成可变长度的数据包，称为包，并通过网络异步传输。
DTN相关文献中提出了各种存储携带转发路由协议[2- 6,12 -14]。这些协议之间的主要差异来自于它们在做出路由决策时考虑的信息类型(例如，知识缺失、节点遭遇历史、位置信息)，以及它们的转发或复制策略(即，每个包创建的副本数量)。

协议设计
这些路由协议采用了二进制喷洒-等待[3]中的“”喷phaseâ '  ' â '  '的概念，其中少量/固定数量的bundle副本被分发到网络中的不同节点。
FirstTwoCont雷竞技网页版act协议操作描述了当检测到节点y有新的联系机会时，在节点X上执行的步骤顺序。该协议取决于节点类型的类型。因此，Y执行的步骤序列取决于节点类型[5]。在第一步中，X和Y交换消息摘要。在Y上执行的第二步包括检查Y是否在Xâ '  ' s缓冲区中存储的任何包的跳跃路径中。如果Y在跳路径中，则它不接受该包。第四步，如果节点X是移动节点，则在将该bundle转发给y后删除该拷贝。如果节点X是终端节点或中继节点，则将该拷贝转发给另外两个节点，然后删除该拷贝。
FirstTwoMobileCont雷竞技网页版act协议操作描述了当节点y检测到新的联系机会时，节点X执行的步骤顺序。该协议依赖于节点的移动模型。因此，Y根据节点类型执行步骤序列。在第一步中，X和Y交换消息摘要。在Y上执行的第二步是检查Y是否在Xâ '  ' s缓冲区中存储的任何包的跳跃路径中。如果Y在跳路径中，则它不接受该包。否则X将一个bundle发送给y。第四步，如果节点X是终端节点或中继节点，则在将该bundle转发给y后删除该副本。如果节点X是移动节点，则将其转发给另外两个节点，然后删除该bundle副本。

绩效评估
本节分析了所提出的路由协议的性能评估，并与Spray-and-Wait和FirstContact路由方案进行了比较。雷竞技网页版仿真实验采用机会网络环境(ONE)模拟器[11]。

仿真设置
模拟场景基于图1所示的浦那市(印度)部分地区的地图模型。它假设一个完全合作的机会环境，而不知道交通矩阵和接触机会。雷竞技网页版我们考虑了基于地图的移动模型部署移动节点，静态移动模型部署终端节点，静态移动模型部署路口中继节点[15,16]。
地图中有两个固定的终端节点——一个作为源节点，另一个作为目的地节点。在12小时的模拟中，45个移动节点(例如汽车)在地图道路上以平均50公里/小时的速度移动，在随机位置，随机暂停时间在10到30分钟之间。每个移动节点有25兆字节的缓冲区。为了增加接触机会的数量，如图1所示，在道路交叉路口设雷竞技网页版置了2个、5个和10个固定中继节点。每个固定中继节点有75兆字节的缓冲区，终端节点有50兆字节的缓冲区。
图像
数据包起源于源终端节点，目的地终端节点。为了生成不同大小的数据包，需要考虑使用事件生成器生成大小范围为(500 KB, 1 MB)的数据包。此事件生成器假设[25,35]秒为bundle创建间隔。设置数据包TTL (time-to-live)为300分钟。
将Spray-and-Wait和FirstCon雷竞技网页版tact作为底层路由方案，并在相同的仿真场景下评估了它们的性能。普通喷涂等待和二元喷涂等待的拷贝数参数取6，为给定场景下移动节点数的27%。

性能分析
性能分析开始考虑随机队列。如图2所示，当部署中继节点时，所有路由协议都增加了消息传递比。通过对引入5个中继节点和10个中继节点的仿真结果进行分析，发现与Spray-and-Wait路由算法相比，firsttwoomobilcontact和FirstTwoContact协议的消息传递量增加。雷竞技网页版
消息平均延迟是一个有趣的度量，因为最小化它可以减少消息在网络中花费的时间，并减少对网络资源(例如缓冲区)的争用。图3显示了所有路由协议为消息平均延迟注册了相似的值，中继节点对FirstTwoMobileContact的这个度量没有显著影响。雷竞技网页版
如图4所示，当部署中继节点时，所有路由协议都增加了消息传递比。通过对引入5个中继节点和10个中继节点的仿真结果进行分析，发现与Spray-andwait路由算法相比，firsttwoomobilcontact和FirstTwoContact协议的传递消息量增加。雷竞技网页版
图5显示了所有路由协议都为消息平均延迟注册了类似的值，并且中继节点不会显著影响这个度量。
图像
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结论
容忍延迟网络(DTN)是一个及时的主题，它解决了在充满挑战的网络环境中的通信问题。在这里，对最有前途的协议进行了调查。这些协议可以分为两大类:泛洪和转发。
它还包括基于dtn的网络，如依赖于零星连接节点的车载耐延迟网络(vdtn)。本文提出了在VDTN中部署中继节点的静态移动模型，并提出了最大化VDTN中交付比的两种路由算法。
从结果分析，在给定场景下，考虑随机队列的firsttwomobilcon雷竞技网页版tact和FirstTwoContact路由算法分别比考虑随机队列的Binary Spray-and-wait路由算法提高了约16%和48%的交付率。在给定场景下，考虑fifo队列，firsttwomobilcontact雷竞技网页版路由算法比Binary Spray-and-wait路由算法提高了近12%的交付率。

参考文献


















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