空间延迟/中断容忍网络拥塞控制策略研究

针对空间延迟/中断容忍网络(DTN,delay/disruption tolerant network)的拥塞控制问题,提出一种基于提前卸载的拥塞控制策略(EOCC,early offloading-based congestion control)。由于空间DTN网络大时延和不能保证时刻存在端到端路径的特点,EOCC主要利用网络节点的本地信息在拥塞发生前就采取措施。具体地,EOCC会时刻监测节点缓存变化速率,在即将发生拥塞时,将消息通过早于最优路径的非最优路径传输,从而缓解节点存储压力。仿真结果表明,采用EOCC的接触图路由获得了更好的性能。

延迟/中断容忍网络安全机制综述

作为一种新型体系结构,延迟/中断容忍网络(DTN)近年来得到了广泛的研究与应用。由于其面临的应用环境极为特殊,DTN中存在着资源耗尽、数据安全、分片认证及隐私保护等诸多特有的安全问题。对上述安全问题进行了深入分析,并对解决这些问题的安全机制的最新研究成果进行了分类与评述,最后对DTN网络安全研究方向进行了展望。

延迟/中断容忍网络技术及其在行星际因特网中的应用

延迟/中断容忍网络(DTN)采用一种新的端到端的覆盖层网络体系结构,是实现行星际因特网(IPN)的一种重要技术途径。文章首先论述了DTN应用于航天的几种网络协议的特点,包括束协议、利克里德传输协议(LTP)、空间数据系统咨询委员会文件传输协议(CFDP)和Saratoga协议,并分析了DTN路由算法的特点和DTN网络软件的实现,然后总结了NASA在遥感、空间站、中继通信和深空探测等任务情景下进行的DTN飞行验证试验的技术特点。针对我国未来天基综合信息网建设的需求,提出了DTN技术在体系结构、汇聚层协议、路由算法和网关节点设计方面值得关注的问题。

空间延迟/中断容忍网络的接触图路由研究综述

基于覆盖协议和存储-携带-转发范式的延迟/中断容忍网络(delay/disruption tolerant network,简称DTN)被认为是应对空间环境挑战(如长延迟、间歇性连接等)的有效解决方案.接触图路由(contact graph routing,简称CGR)是一种利用空间DTN网络拓扑的先验知识来计算路径的动态路由算法.首先介绍了CGR的基本原理和算法过程,并给出了相关术语的定义及相应计算公式;然后,从路由环路避免、计算效率、路由准确性、拥塞控制、机会性扩展和异常处理方面总结了现有的CGR改进工作;接下来概述了已经进行的评估DTN协议栈和CGR适用性的代表性实测实验,并通过GEO/MEO/LEO卫星网络仿真实验,对比评估了CGR算法与多层卫星路由算法(multi-layered satellite routing algorithm,简称MLSR)的性能差异;最后给出了CGR的未来发展方向,包括扩展块CGR(CGR-extension block,简称CGR-EB)和缓存CGR(cache-CGR,简称C-CGR)整合、机会CGR、CGR向大型网络的扩展、服务质量保障CGR和接触计划描述方法改进等.

延迟/中断容忍网络发展研究

延迟/中断容忍网络(DTN)具有长延时、某一时刻不存在端到端链路或者链路频繁中断等特点,作为一种新型体系结构,近年来受到广泛关注与研究。介绍了DTN网络的研究现状,分析了其体系结构特点,详细描述了目前DTN关键技术包括网络协议、路由与安全机制方面的研究进展及面临的挑战,最后介绍了DTN在深空探测、军事通信等领域的应用,指出了DTN在未来通信网络发展中的作用。

延迟/中断容忍网络技术在载人登月通信中的应用研究

针对未来构建天地一体化空间网络的需求,分析了载人登月网络的特点以及目前地面网络广泛应用的TCP/IP协议应用于载人登月网络所遇到的一系列问题;针对这些问题,提出了使用延迟/中断容忍网络(DTN,delay/disruption tolerant network)体系来构建载人登月网络的设想,并设计了载人登月网络协议体系架构;最后通过在测试平台上进行真实的文件传递试验来对基于DTN技术的载人登月网络进行性能仿真,并对利克里德传输协议(LTP,licklider transmission protocol)的参数进行理论上的优化分析;仿真结果表明,在地月信道误码率较高的情况下,采用LTP segment大小为400 Bytes,相比于LTP segment大小为1400 Bytes、800 Bytes和100 Bytes,分别提高了17540 Bytes/s、4160 Bytes/s和47000 Bytes/s的有效吞吐量。

地月空间通信网络协议研究

针对地月空间长距离通信较长延时及月背遮挡导致的间断性链路连接问题,同时为解决有限资源下地月空间网络通信综合利用问题,基于地月空间通信链路形成了通信方案,应用DTN协议和IP over AOS协议构建了网络拓扑结构,并对六星双圆、四星双圆、三星单圆、双星单圆4种极圆轨道进行了网络仿真指标设计与网络仿真。仿真结果表明:在节点缓存能力等约束下,相同仿真参数中4种中继星座架构的数据包递交率与星座中卫星数量呈正相关,对延迟敏感的实时性数据包在不同星座架构下平均时延最大相差仅约0.04 s。以DTN协议作为地月空间信息系统组网通信的主要协议架构,可以满足各类应用业务数据传输要求。

面向深空通信的DTN网络跨层包大小的优化设计

基于延迟/中断容忍网络中束协议/利克里德传输协议(LTP)栈,提出一种用于深空通信的跨层包大小的优化方案。该方案可以根据信道误比特率、文件大小、信道传播时延和链路数据速率等条件得到最优的束大小、LTP块大小和LTP段大小,最小化深空通信中的文件传递时延。文中针对跨层包大小对文件传递时延的影响进行了分析,并且给出了跨层包大小的优化方案。同时,仿真并分析了信道误比特率、文件大小、信道传播时延和数据速率对最优的LTP段大小的影响以及跨层包大小优化方案所带来的性能增益。理论分析和仿真结果表明,在深空通信环境中,该优化方案可以根据特定的空间任务和环境特性优化跨层包大小,相比于未优化跨层包大小的方案,有效地提高了网络的吞吐量。

深空DTN网络中LTP协议的额外传输开销优化

针对深空延迟/中断容忍网络(DTN)能量资源有限,而利克里德传输协议(LTP)段大小对额外传输开销影响明显,需要确定最优的LTP段大小的问题,文章分析了深空DTN网络的数据传输过程,利用深空DTN网络中额外传输开销的数学理论模型,通过求导的方法计算出了LTP段大小的最优值,并得到了最优化问题的解析解。数值仿真结果表明:通过解析解表达式得到的LTP段大小的最优值与该最优化问题的数值解重合,在深空通信时采用此方法,可快速精准地选择LTP段大小,也可大幅减小额外传输开销。

DTN辅助的低轨卫星网络路由技术

对具有代表性的延迟/中断容忍网络(DTN)的路由算法以及低轨(LEO)卫星网络路由算法进行了全面的回顾,并总结现有算法主要的技术特点及局限性。为应对LEO卫星网络通信中的长时延、星地链路频繁中断和卫星存储能力受限等情况,提出一种基于DTN的LEO卫星网络路由技术。该技术能够充分利用LEO卫星的管理能力,在出现通信链路中断、链路时延过高等状况时,动态调整路由策略。这使LEO卫星网络一定的自主性、拥塞控制与抗毁能力,从而保证数据信息的正常通信。

基于DTN的复杂深空通信网络拓扑分析

针对当前延迟/中断容忍网络研究中复杂深空通信场景下网络评估的不足,提出了一种复杂深空通信网络评价方法。方法以网络性能及服务能力为评价指标,对中科院空间中心新提出的复杂深空通信网络——通用行星际通信网络进行网络拓扑分析。先从网络可通信时间、通信容量和网络时延等方面分析得出综合性能最优的网络拓扑,再从网络通信容量和中继节点存储器容量等方面分析网络的服务能力,结果表明上述网络能够满足"好奇号"火星探测的任务需求,证实了复杂深空通信网络评价方法的有效性,为以复杂网络为场景的延迟/中断容忍网络研究提供了网络评估依据。

延迟/中断可容忍网络路由中的关键技术

容迟网络是一种受限网络,以频繁的间断性和高而可变的延迟为特点,在某段时间内可能不存在端到端的路径,使得数据传输受到限制。对路由算法的研究是解决这种网络中数据传输问题的关键。虽然已经有大量的路由算法被提出,但不同的算法的侧重点不一样,有必要对路由涉及到的关键问题和技术做分析研究和总结,以便于将来的研究,目的正是如此,分析了与延迟/中断容忍网络(DTN)路由相关的关键技术。

DTN协议在空间信息网络中的应用研究

针对空间信息网络具有的子网异构、拓扑易变、链路传输延迟大、误码率高等特点,研究了适用于其中的延迟/中断容忍网络(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)协议。首先阐述了CCSDS DTN协议应用于空间网络互联服务的体系结构,介绍了当前支撑空间DTN应用的Bundle、LTP等多种主要的空间信息传输协议及其特性。针对我国空间信息网络的特点,分析了我国现阶段对CCSDS DTN协议体系的应用需求,提出了适于我国实际的基于CCSDS DTN的空间信息网络协议体系设计构想,同时给出了火星探测场景实例;最后搭建了网络实验仿真平台,用以验证分析DTN相关协议在空间通信中的有效性和优越性。仿真效果直观可信,可为我国空间信息网络建设提供仿真依据和理论参考。

基于动态分簇的DTN路由算法

针对延迟/中断容忍网络特定场景下节点具有的集群运动模式问题,并结合近年来DTN研究领域分簇路由算法的研究进展,提出了基于动态分簇的DTN路由算法。该算法采用基于节点重要度的分簇算法,并选择层次分析法作为节点各参数权重的计算准则;定义节点关联度和稳定度作为普通节点归属特定簇的依据。簇内采取直接递交方式进行消息转发,簇间消息转发时根据节点历史相遇频率选取更可能与目的节点相遇的中继节点。仿真结果表明,与其他经典算法相比,无论是消息生存时间还是仿真时间的影响,该算法在消息递交率和平均延迟等方面都表现出了较好的网络性能。

延迟/中断容忍网络点对点自动重传代理机制设计

延迟/中断容忍网络(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)在不稳定网络环境中的应用逐渐得到广泛关注。为了提升DTN中的数据传输效率与可靠性,本文提出了一种基于滑动窗口的自动重传机制,通过对无代理节点与有代理节点两种场景的对比分析,深入探讨了代理节点在不同传输路径中的作用及其对网络性能的影响。在无代理节点场景下,数据包通过无线信道直接进行传输;而在有代理节点的场景中,加入了中间节点,该节点负责接收并转发数据包,从而优化了传输过程。

基于消息摆渡的DTN路由协议性能评估

通过分析消息摆渡方法对提升稀疏DTN(delay/disruption-tolerant networks)性能的可行性,提出了基于消息摆渡的DTNs的两种路由方案。使用网络模拟方法对多个路由协议在基于消息摆渡的DTNs中的性能作分析比较,实验表明,通过加入消息摆渡节点可以有效提高DTN路由协议在节点分布稀疏情况下的性能。

DTN体系结构及关键技术研究综述

中断/延迟容忍网络(Disruption/Delay Tolerant Network,DTN)是从Ad-hoc网络中抽象出来的一种全新的网络模型。与传统的无线移动自组织网络不同,该网络模型的应用场景具有高延迟、易中断等特点。高延迟、易中断的网络环境被称为受限网络。DTN作为一个针对受限网络的新兴研究领域,使用特殊的"存储-携带-转发"模式进行数据传递,以对抗受限网络中的高延迟和易中断带来的影响。它的发展将对未来军事战争、航天通信、抢险救灾等诸多场景提供更为可靠的通信保证。文中分析了DTN体系架构及其特性,研究了DTN路由协议并指出其适用的场景,最后总结了DTN研究中遇到的难点问题,并指出未来研究需要关注的方向。