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首页IDRP:优化星际容延迟网络的数据传输协议
IDRP(Interplanetary Delay-Tolerant Network Routing Protocol)是一种专为解决星际网络中数据传输问题而设计的路由协议。它针对星际网络环境的特点,如长距离、不可预知的连接中断和有限的存储资源,提出了创新的解决方案。IDRP的核心机制是利用节点的历史连接信息,通过预测节点与其邻居的连接恢复时间,来优化路由决策。 在IDRP中,当两个处于同一区域的节点重新建立连接时,它们会交换各自的连接时间预测表,以此评估可能的中继路径。这个过程考虑了节点之间的连接状态和恢复可能性,有助于减少不必要的数据包转发,从而提高网络效率。考虑到深空节点的存储空间通常非常有限,协议会将节点的存储消耗情况纳入路由选择,以确保资源的有效利用。 为了验证IDRP的性能,研究者使用了NS2(Network Simulator 2),这是一种广泛用于网络模拟的工具,对地-火通信场景进行了仿真。实验中,IDRP被与一种改进的泛洪路由算法和一种仅选择网关节点作为下一站的简单路由策略进行了对比。结果显示,IDRP在投递成功率上提升了14%,平均传输延迟减少了50%,显示出显著的优势。这表明,IDRP不仅提高了数据传输的可靠性,还显著减少了传输时间和资源浪费。 总结来说,IDRP是一种在星际容延迟网络环境下表现出色的路由协议,它通过智能预测和资源管理,有效应对了星际网络中的复杂挑战,对于提升星际数据通信的效率和可靠性具有重要意义。它的设计和实施对于未来的深空探索和星际通信任务具有重要的理论和实际价值。
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第36卷第3 期 国防科技大学学报 Vol.36No.3
2014 年 6 月
____________
JOURNAL OF NATIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLOGY
_______________
Jun. 2014
doi:10. 11887/j. cn. 201403017 htp://joumal. nudt. edu. cn
IDRP:行星际DTN路由协议*
于 洋 12,陈晓敏1
(9.中国科学院空间科学与应用研究中心,北京H0H0; 2.中国科学院大学,北京100049 )
摘 要 :为解决星际网络场景下的数据传输问题’提出了一种星际容延迟网络路由协议:利用节点的历
史连接信息来预测该节点与其各个邻居节点的连接恢复时间;当两个位于同一个域的节点互相连接时,交换
彼此的连接时间预测表,并据此决定是否需要使用对方作为中继节点;深空节点的存储资源常常受限,在进
行路由选择时将节点的存储区消耗情况也纳人决策。使用NS 2进行地- 火通信场景仿真,使用一种改进的
泛洪路由和一种仅选择网关节点作为下一跳选择的路由策略作对比。仿真结果表明相比其他两种协议,提
高了 14%的投递成功率并减少了 5 0 % 的平均传输延迟,并更有效的利用了节点存储资源。
关键词:容延迟网络;行星际网络;保管传输;路由协议
中图分类号:TP393 文献标志码:A 文章编号:1001 -2486(2014)03 -0091 -06
IDRP: An interplanetary DTN routing protocol
YU Yang,’ CHEN Xiaomjg
(1. Center for Space Science and Applied Research,Chinese Academy of Science,Beijing 100190,China;
2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 190049,China)
Abstract : A novel imemlanetare DTN routing protocol (IDRP) is designed to provide a general networking solution over interplanetary network
scenarios. IDRP enables DTN nodes to estimate the recovern time to its neighbor nodes using the historical connection information. When two DTN
nodes in the same region contact each other,they exchange their estimations to decide whether to use each other as a relay. For storage resource is
constraint in deep space nodes,IDRP also takes storage consumption into consideration. Simulations based on NS2 were conducted in a Mars-to-
Earth scenario. A modified epidemic routing strategy and an only-gateway-selected routing strategy are used as contrast. The simulation results show
that IDRP achieves 14% higher delivery ratio and 50% less average transmission delay than the other two strategies, as well as better storage
utilization.
Key words : delay tolerant network; interplanetary network; custody transfer; routing protocol
星际 互联 网(Inter Planet Network ’ IPN )是为
向深空任务中的飞行器提供通信服务而提出的网
络模型[]。与普通互联网不同,I P N 作为一种典
型的“受限网络”,具有长传输延迟、间歇性中断、
不对称的上下行速率、低信噪比等特性。与现在
常见的地面站- 地球卫星的通信 模式不同’行星
际的数据通信拥有非常巨大的通信延迟,通常从
几分钟到几天不等。在 I P N 中上下行速率严重不
对 称 ,一 般 可 以 达 到 1 000: 1 甚 至更 高[2]。这就
使 传 统 的 T C P / I P 协议无法应用在深空通信任
务中。
为了应对行星际通信中所遇到的各种困难环
境 ’ Fall等提出了容延 迟网络(Delay Tolerant
Netw0rk,D T N ) 网络结构^ 5 。D T N 网络结构定
义 了 名 为 bundle的面向消息的覆盖层。bundle
层运行于传输层之上、应用层之下。安装有
bundle协议的设 备 被 称为D T N 节 点。由 于 D T N
网络的间歇性连接特性,不 能 假 定 D T N 网络中存
在端到端的连接。因 此 D T N 数 据 单 元 (被称为
bundle)需要在传输过程中在中继节点中暂存。
这就要 求 D T N 节点提供固态存储区以保证数据
在网络 断开 时可以 在 中间 节 点保存 。bundle协
议 []采用保管传输(Custody Transfer,C T )[_8]存
储 - 转发机制来保证数据可靠性。随着发展,
D T N 网 络的 研究 范围 从初始 的I P N 网络延伸至
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks’
W S N s ,和移动自组织 网络(Mobile Ad-hoc
Networks, MA N ETs 。
* 收稿日期:013-09-25
基金项目:中国科学院战略性先导科技专项资助项目(XDA04060300)
作者简介:于洋(H82一),男,新疆昌吉人,博士研究生,E-mail : 9517380@ gmail. com;
陈晓敏(通信作者),女,研究员,博士生导师,E-mail:chenxm@ nssc. ac. cn
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