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。

延迟中断容忍网络路由技术综述

延迟中断容忍网络(DTN)是针对极端环境下无稳定端到端连接应用场景的一种网络架构。首先分析DTN逐跳传输、能力受限、场景复杂等主要网络特性。然后对比分析了转发、复制、效用、社会、编码五种路由要素,及其代表性DTN路由算法的性能。最后对典型路由算法进行性能对比,并指出如何对DTN路由算法进行评估和选择。通过技术综述为DTN路由算法研究提供参考。

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。

延迟容忍网络节点合作机制研究综述

由于带宽、缓存、能量等资源有限,延迟容忍网络自私节点会拒绝转发其他节点的消息,严重影响路由性能,因此针对DTN节点的自私性,设计能够促使节点进行合作转发的节点合作机制具有重要意义。介绍了延迟容忍网络的特点及节点自私性对网络性能的影响;对现有节点合作机制进行了分类并阐述;总结现有节点合作机制的不足,并对未来研究工作进行了展望。

延迟容忍网络的安全网络编码方案

当前针对污染攻击的解决方案需要公钥基础设施支持,但这对于移动Ad hoc网络而言并不可取,因此提出了无需公钥基础设施的网络编码方案。所提方案允许数据包相互验证,从而使中间节点可判断这些包是否可以未经源验证即可共同编码。分析和比较了其他签名方案,表明无需公钥的网络编码签名功能足以防止污染攻击。

基于DTN的空间网络互联服务研究综述

空间通信需求的迅猛增长促使空间通信向网络化和天地一体化的方向不断发展.空间网络具有子网异构、网络拓扑不断变化、链路传输延迟大、链路误码率高等特点.TCP/IP网络协议族需要连续稳定的网络连接和较短的传输时延,空间网络不能满足这些条件,因此相关协议不能直接应用于空间网络.延迟/中断容忍网络(delay/disruption tolerant network,DTN)是一种通用的面向消息的覆盖层网络体系结构,能够适应空间网络的特点,是实现空间网络互联的有效连接方式.首先阐述了DTN应用于空间网络互联服务(space internetworking service,SIS)的体系结构,分析了组成要素和工作模式,包含协议栈构成、消息转发机制、命名与寻址机制等,介绍了支撑空间DTN应用的LTP(licklider transmissionprotocol)协议,并给出了火星探测场景实例;然后针对路由机制、安全机制和服务质量控制3个重点研究方向,阐述了关键技术和进展情况,分析了存在的问题和下一步的研究方向;然后介绍了相关的开发、实践和飞行验证项目;最后分析了在中国开展基于DTN的SIS研究及应用前景.

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。

资源受限DTN网络中的高效数据传输机制

实际的DTN网络中,如何有效利用有限的节点资源进行高效的数据传输是一个重要课题。提出了资源受限DTN网络中的一种高效数据传输机制BAR,不仅利用节点的相遇概率信息来提高中继的方向性,而且利用当前缓存信息来提高资源利用效率。在DTN专用仿真平台"the one"上比较BAR算法和现有的几种传输算法的传输性能。结果表明在资源受限的DTN环境中,BAR在投递率、传输延迟和资源消耗方面都明显优于现有的几种算法。

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。

一种适应卫星网络的DTN分组路由策略

在空间延迟容忍网络(DTN)中,由于卫星节点运行轨道的限制,造成节点运动并不具有典型随机性。节点间历史接触时间的长短和未来接触的概率往往存在正相关,并且根据卫星运行轨道的异同,接触的可能也存在较大差异。针对以上特点,结合现有DTN路由算法的优势,设计了一种基于历史信息统计的DTN分组路由策略,通过将卫星节点按运行轨道分组,并结合历史接触时长计算接触概率,以适应卫星网络节点运动场景,使接触概率预测更加准确,进而提高消息下一跳选择的准确性。仿真结果表明,该路由策略与现有路由算法相比,具有较低的缓存消耗,并有较高的消息投递率和较优的投递时延。

简析DTN网络与传统网络的区别

DTN(容迟网络)是一种新型的网络体系结构,这种网络结构为很多面临挑战的网络(比如星际网络、传感器网络、陆地移动网络等)提供了互操作性。容迟网络没有稳定的端到端的传输路径,而且具有高延迟和频繁中断的特点,当前的Internet体系结构和网络协议无法适用于这样的网络,需要提出新的体系结构和协议来解决容迟网络的问题。

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。

一种基于DTN的震后救援路由新策略

地震灾害发生以后,原有电力系统和通讯设施不能够正常运行,使得搜救人员携带的无线通讯节点设备组成的DTN(Delay Tolerance Network)成为了搜救服务网络的重要组成部分。搜救信息是否能够第一时间传送到数据中心尤为重要,分析了震后救援特性需求,设计了地震救援系统模型,综合考虑搜救网络节点间的时间距和数据信息的权重优先级提出了一种适宜于震后救援的路由新策略,通过实验仿真验证了新策略的实用性,为我国地震震后救援提供参考。

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。