论文研究-一种区分服务的DTN概率路由算法.pdf

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针对DTN网络中不同优先级的数据包需要区分服务的问题, 提出了区分服务的概率路由算法SDRP。该算法提出了参考概率这一概念, 相遇节点针对不同的数据包优先级定义了不同的参考概率, 若相遇节点的参考概率大于发送节点的转发概率则将数据包转发, 否则不转发。仿真表明, SDRP算法使不同优先级数据包的递交率呈层次化分布, 高中低优先级数据包的递交率由高到低依次排列。该算法使DTN网络在不改变原有网络通信性能的基础上, 较好地实现了根据数据包优先级的不同而区分服务的功能。
1774 计算机应用研究 第30卷 包出现概率相近时,SDRP算法并不会加重网络的拥塞程度。 足,无法在高延迟的DIN网络中实现数据的递交,因此,在 TIL下降的过程中,递交率总体呈下降趋势。 3仿真实验与分析 0.35 3.1指标参数 馁0.25 0.25 低仇先级 评价DTN路由算法指标通常为递交率、负载比率。网02 络负载和文献[l3]中提出的投递效用指标也从不同方面对网 0.15 015 络性能进行了评价。本文通过以上四个指标分析算法的性能, 005 分别定义如下 2030405060708090100 2030405060708090100 a)递交率。递交成功的数据包数量与总的投递数据包数 TTL/ 量的比值。 图2SDRP算法递交率对比图3 PROPHET算法递交率对比 b)负载比率。定义为 2)对负载比率的影响 R 成功传输包的次数一传到目的地包的个数 负载比率描述的是传递到目的节点数据的重复性。在网 传到日的地包的个数 络传输质量评价中,传输效率同负载比率旱负相关的关系。中 用来描述数据传递的重复率。负载比率越高说明网络的效能图4可见,在SDRP算去中,低优先级数据包拥有更低的负载 越低若负载比率为0,即成功传输包的次数等于传到目的包比率,即传输效率更高。高优先级数据包拥有更高的负载比 的个数,则说明传输效率为百分之百 c)网络负载。网络内部的数据传输率,可用网络中的数幸,传输效率更低 由以上实验分析可知,SDRP算法中不同优先级数据在网 据包数量表示。 络传输中拥有不同的递交率,优先级越高转发的概率越大,实 d)投递效用。定义为递交率与网络负载的比值,用来现了按优先级区分服务的功能。从性能上分析,高优先级数据 描述相同网络负载下的递交率,通过投递效用能很好地比较网 包递交率提高,但会造成网络负载的加重,传输效用有所下降, 络性能 负载比率即到达的数据重复率增加。低优先级数据包递交率 3.2仿真场景设置 下降,却减轻了网终的负担,传输效用大幅上升,数据到达的重 ONF仿真平台是基于Java的离散事件仿真器,是专门针复率也有所降低,平衡了整个网络的综合性能 对DN协议框架而设计的,可以实现移动模型、路由算法及应 3)对网络负载的影响 用协议的仿真。本文采用ONE仿真平台进行实验,在该平台 图5为不同优先级数据包在树络中传输所产生的数据副 中应用SDRP算法实现不同优先级的服务区分,并与 PROPH-本数。由于在1HOHE'算法中不同优先级对副本转发数量 ET算法进行比较。 没有影响,中优先级数据在SDRP算法同 PROPHET算法中的 仿真模拟场景采用ONE中默认场景,模拟区域大小为数据副本数相同。由图可见,高优先级数据在SDRP算法屮 4500m×3400m,由126个节点组成。节点共分为三组,根据生较多副本,为网络带来了高负载,而低优先级数据在SDRP 组节点的特点不同分别进行设置。第一组为行人步行节点,算法中却减少了网络中的副木数,减小了网络负载。 速度为0.5~1.5m/s,节点缓存50WB,节点80个。第二组为80 汽车行驶节点,速度为2.7~13.9m/s,节点缓存50MB,节 10000 氏优先 40个。第组为有轨电车行驶节点,速度为7-10m/s,节点 0k 您 0-a60 缓冇50MB,节点6个。默认仿真参数如表1所示。 表1默认仿真参数 2000 参数 默认值 2030405060708090100 0304506070809)10X 仿真场景 4500m×3400m TTI 仿真时间 10 O0C 图4SDRP算法负载比率对比图5SDRP算法网帑负载比较 事件更新向限 4)对传递效用的影响 消息产生向限 25-355 传统的评价参数无法完全评价算法的优劣,例如传染算法 消息大小 链烙带宽 Mbp 和 PROPHEt算法的递交率较高,但是网络开销很大;喷射和 等待路由的递交率较低,但它的网络开销很小。故采用传递效 3.3仿真结果 用这一参考指标,即比较相同开销下的递交率,来比较算法带 用ONE仿真平台对以上场进行仿真,将SDRP算法同来的网络性能。 PROPHE'方法进行比较分析,并将不同犹先级的数据包根据 由图26可见,高优先级数据在SDRP算法中递交率上升 不同指标进行比较 了13.9%,传递效用下降了19.3%。低优先级数据在SDRP 1)对递交率的影响 算法中递交率下窿18.8%,但是其传递效用却大幅度增加∫ 由图2、3可见,SDRP算法屮,不同TIL的情况下,三种数67.6%。低优先级数据虽然部分牺牲了自身的递交率,却极大 据包按照优先级低中高的不同,递交率呈层次化分布。而地提升了网络的传递效率。 PROPHET算法对数据包的优先级不敏感,没有针对不同优先 4结束语 级对数据包进行区分服务,不同优先级数据包的递交率基本 致。另外,当TT.下降时,部分在缓存中的数据包由于TTI.不 本文在传统 PROPHET算法的基础上,(下转第1782页) 1782 计算机应用研究 第30卷 4.2算法收敛性和稳定性分析 方向波束图的情况下,仍能使干扰信号的频谱能量仍被抑制到 由LMS算法可知,迭代步长值的选取是影响算法稳定性了噪声限,达到抗干扰的目的。仿真结果验证了算法的有效 和收敛性的主要参数,下面就在p=0.03,m1=0.8,m2=0. 性。该方法简单可行、效果好,在雷达、卫星扩频通信等强干扰 ax3=0.1时对LMs和 MC-LMS抗干扰算法进行性能分析。 环境中应用广泛。特别是在自适应抗干扰天线工程设计的关 图7横轴是数据快拍数,纵轴是误差信号的相对幅值。灰键技术一WC,NS算法的FPA实现中,VC,NS算法运算简 色标记为误差信号e(n),黑色标记为期望信号a(n)。可以看单,易于硬件实现,在不损耗大量资源的情况下满足硬件系统 出(b)的误差信号e(m)收敛速度较快,并有较小的稳态失调的需求 误差,克服了LMS算法收敛速度和稳态误差难以兼顾的问题。参考文献: [Ⅰ」杨草元,温萍萍,砀雷.空问平滑自适应阵的性能硏究[冂].哈尔滨 工程大学学报,20,21(6):39-46 0.2 [2』赵永波,张守宏存在相干信号时的最优波束形成[冂]。通信学 报,202,23(2):l13-1 -0.4 [3]张扬,邹洲,吕泽均,等.基于均匀圓阵的相干信号波来形成方法 [J].电子科技大学学报,2007,36(1):20-23 010002000 5C06000 010003000040500004』冯起,吕波,朱蚴,等.CPS接收杋抗干扰自适应阵性癿仿真研究 数据快拍数 数据快拍数 a)LMS算法 b) MC- LMS算法 [J].计算机仿真,2010,27(1):94 图7算法收敛性和稳定性分析结果 [5]龚桯寰.自适应滤波一时域自适应滤波和智能天线[M].北京:电 综合以上仿真结果可以得出:在干扰信号相干环境下,该 子工业出版社,2003:37-38 抗干扰算法不必区分期望信号和干扰信号,避免常规的干扰抑 6]戴凌燕,王永良,李荣锋.一种相干环境下的稳健自适应波束形成 制方法山于白相关矩阵不满秩时存在的零点指向误差问题,通 算法[J].现代霄达,2009,31(11):59-63 过频谱分析图可以得到抑制干扰的效果,且算法收敛速度快、[7]桑怀胜,李峥嶸,王飞雪,等.采月BIS算法的功率倒置列的性 稳定性高,应用于导航接收机系统时,可以保证其正常工作实 能「J1.国防科技大学学报,2003,25(3):36-40. [8 GECAN A, ZOLTOWSKI M Power minimization teehniques for GPS 时不被干扰。 null steering antenna C]//Proc of Institute of Navigation(ICN)Con- 5结束语 ference.1995:861-868. L 9 ALI R L, KIIAN S A, ALI A, et al. A robust least mean square algo 本文提出∫一种基于均匀圆阵的相十十扰抑制方法。该 rithm for adaptive array signal processing J. Wireless Personal 方法不需要任何先验信息,在相十十扰无法形成具有固定零陷 Communications,2012,68(4):1449-1461 (上接第1774页)提出了SDFP算法,重新定义了节点的转发策14. NAIN D, PETIGARA N, BALAKRISIINAN II,etol. Integrated routing 略,解决了在DIN网络中根据数据包优先级不同而区分服务 and storage for messaging applications in mobile Ad hoc networks[ J] 的问题。高优先级数据包以牺牲低优先级数据包的递交率为 Mobile Networks and Applications, 2004, 9(6): 595-604 代价提高了自身的递交率,达到了区分服务要求。实验证明 SPYROPOULOS T, PSOUNIS K, RAGHAVENDRA C S Spray and 高优先级数据所牺牲的网络性能,低优先级数据均能给予弥 wait: an efficient routing scheme for intermittently connected mobile 补,若高低优先级数据量相差不大,则整个DTN网络在实现服 networks[ C]//Proc of ACM SIGCOMM Workshop on Delay-Tolerant 务区分的同卟,性能将保持稳定。下一步的工作将继续围绕本 Nelworkiny. New York. ACM Press. 2005. 252-259 文提出的SDRP算法展开,将网络传输性能进一步优化。 [6 ZHAO W, AMMAR M, ZEGURA E. A message ferrying approach for data delivery in sparse mobile Ad hoc networks[C//Proe of ACM Mebihor. New York. ACM Press. 200 4. 187-198 [7 LINDGREN A, DORIA A, SCHELEN O. Probabilistic routing in inter- 三※型 mittently connected networks[ J. Mobile Computing and Commu- nications Review, 2003, 7(3): 19-20 [8〗苏会卫,孙瞅,欧瑜枫.DIN中服务感知的自适应消息轱发路由算 0 030405060708090100 法「J].计算机工程与设计,2010,31(17):3816-3819 TTI/S 图6SDRP算法传输效用对比 徐昌彪,王宇,祁彦.DTN中基于服务等级的 Push-Pull拥塞控剖 研究L冂」.计算机应用研究,2010,27(10):3929-3931. 参考文: [10]王賞竹,徐正欢,李晓峰.DTN中依捃报文质量的拥塞控制策略 [1] FALL. K. A delay-lolerant nel work areh e for challenged internel [J].计算工程与应用,2012,48(9):7477 LC//Proc of ACM SIGCOMM. 2003: 25-29. LIl」郭航,王兴伟,黄敏,等.基于多队列自适应的DIN传染路由算法 [2]熊永平,孙利民,牛建伟,等,机会网络[J]. Journal of software, J.小型微型计算机糸统,2012,33{4):829-832. 2009,20(1):124137 [12]樊秀梅,单志广,张宝贤,等,容迟网络伓系结构及其关键技术硏 [3 BURLEIGH 5, HOOKE A, TORGERSON L, et al. Delay-lolerant net- 究[冂].电子学报,2008,36(1):161-170 yorking: an approach to interplanetary Internet JI. lEEE Communi-「13]张迪,王贲竹.DIN中概率选择的散发等待路由「J1.通信技术 cations Magazine, 2003, 41(6): 128-136 2010,43(5):145-147

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