DTN网络协议仿真分析与优化研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，无线智能设备的快速发展普及迅速推动了无线网络在各个领域中的应用，但在很多应用情形中，由于节点移动、节点稀疏分布、节点通信范围有限等各种原因造成节点间连接经常断开，网络常常被阻隔，成为很多不连通的子区域，源节点和目的节点之间端到端路径经常不完整也不稳定，数据传输往往要经历较长的延迟，这类网络被称为延迟容忍网络DTN(Delay Tolerant Network)。

随着无线通信技术的快速发展，无线网络的应用范围越来越广泛。传统无线网络路由协议往往要求源、目的节点间存在稳定的端到端路径。但在深空通信、空天信息网络、灾难救援等网络环境下，由于通信环境恶劣，链路频繁中断导 致端到端路径不一定存在，传统路由协议无法有效运行。在这种时刻，延迟容忍网络就有了用武之地。 由于DTN对链路延迟具有很强的容忍性，因此，它非常适用于上述受限网络。目前，国内外对DTN纷纷都展开了研究，而路由技术也逐渐成为研究热点之一。

DTN路由算法被分为很多种。其中按消息副本个数可分为单一副本路由算法和多副本路由算法。本研究以研究新型延迟容忍网络路由算法为中心，以综合优化延迟容忍网络路由的性能为目的，在深入调研新近DTN路由算法的基础上首先仿真分析多副本路由算法,分析性能表现,影响路由性能因素，并选取某一影响性能的因子,来优化某一多跳路由。并观察分析仿真改进后的算法在路由成功率、端到端平均延时、路由开销等方面的性能。

2. 国内外研究现状分析

随着计算机技术的发展以及其他领域研究的需要，这样的延迟容忍网络已相继出现，并在人们的日常生活的幕后扮演着重要的角色。现有的延迟容忍网络主要包括生态环境监控网络，peoplenet，海洋无线传感网络，无线车载自组织网络，军事网络，灾难恢复网络以及边远乡村的访问等。很多国家和组织都开展了对其进行研究实验的项目，比如：

（1）2009年tcp/ip技术的奠基人vint cerf正与美国nasa喷气推进实验室一起开发新的星际互联网传输协议dtn。dtn能很好地满足这种远距传输数据的要求。这种协议中要求数据的发送方在网络连接中断时将需要发送的数据整合在一起打包，待连接恢复时再进行发送。cerf带领的团队已经在距离地球80-90光秒的外太空试用这种传输协议。另外，cerf还把dtn协议加入了谷歌android平台。他的开发团队在瑞典北部区域使用基于android系统的笔记本试验这种新的dtn协议，测试时，试验者带着笔记本坐在疾驰的越野车里，与另一辆反向行驶的车进行无线通信。

（2）2012年美国宇航局(nasa)和欧洲航天局(esa)已经成功测试一项新的dtn通讯协议技术。网络中的数据从一跳传输至下一跳。在下一步连接建立的过程中，数据可以被临时存储，并在连接建立好之后继续传输。国际空间站宇航员苏尼塔威廉姆斯(sunita williams)使用了专门设计的nasa笔记本，通过dtn协议去控制位于德国达姆施塔特欧洲航天指挥中心中的乐高机器人

3. 研究的基本内容与计划

本研究的计划如下：

首先，介绍dtn的含义及其背景，还有研究的目的和意义。简述国内外这项技术的发展状况和现状。

其次，介绍dtn其路由及相关技术，先总体概述了dtn网络的特点，再介绍dtn网络协议体系，然后举例子选取现有dtn网络中的路由，阐述其设计思想。

4. 研究创新点

DTN具有长延时，节点资源有限，间歇性连接，不对称数据速率，低信噪比和高误码率的特点。本研究会根据其特点进行优化。

创新：多副本路由虽然具有较高的报文投递率和较低的报文传输延迟,但会在网络中产生大量报文副本,网络开销较大。本研究将减少网络开销和大量的冗余副本。