基于网络编码的延迟容忍网络路由算法研究.pdf

分类号 TP393 密级 公开
UDC 学位论文编号 D-10617-308-(2015)-01010

重庆邮电大学硕士学位论文


中文题目 基于网络编码的延迟容忍网络
路由算法研究
英文题目 A Study on Network Coding-based
RoutingAlgorithms for
Delay TolerantNetworks
学号 S120101010
姓名 陈曦
学位类别 工学硕士
学科专业 信息与通信工程
指导教师 姚玉坤教授
完成日期 2015 年 6 月 10 日
重庆邮电大学硕士学位论文 摘要
摘要
延迟容忍网络(Delay Tolerant Networks, DTN)是一种间歇性连接的无线自组织
网络。该网络的通信环境恶劣，节点连接频繁中断，无法时刻存在稳定的端到端
路径，因此传统的路由算法不再适用于 DTN。而网络编码能够在苛刻的网络环境
下充分利用网络带宽资源，增强网络的鲁棒性，故将其应用于 DTN 路由算法中以
改善网络性能，成为 DTN 路由算法研究的一个重要方向。
本文首先对 DTN 和网络编码的概念、特点以及研究现状进行综述。然后对当
前基于编码的 DTN 路由算法的相关机制进行了着重分析，并针对 DTN 中编码节
点受限和大数据文件传输两个场景下的关键问题进行了深入研究，完成的具体工
作和主要成果包括以下两个方面：
1. 针对编码节点受限的现有 DTN 路由算法中存在较大网络开销以及目的节
点等待解码的时间较长等问题，提出一种基于解码预判的高效低时延数据传输算
法(High-efficiency and Low-delay data transmission algorithm based on Decoding
Anticipate, HLDA)。该算法在传输 beacon 信息包的过程中采用单播、广播混合传
输机制和减少编码系数矩阵交互机制，减少信息交互的比特开销。此外，提出 hub
节点解码预判机制，将最有利于目的节点解码的编码包优先发送给目的节点，减
少目的节点等待解码的时间,从而使目的节点及时获得原始数据包。
通过搭建 OPNET 网络仿真实验平台，实现了 HLDA 算法、Hubcode(Hub-based
forwarding using network coding)算法和 Epidemic 算法的仿真，并将这三种算法的
性能进行比较分析。仿真结果表明，HLDA 算法能够有效降低网络开销，减少端
到端时延等。
2. 针对现有路由算法在网络中进行分段编码传输大数据文件时存在冗余开销
和设置编码包发送优先级时没有考虑编码包剩余生存时间而导致数据包端到端时