延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中擁塞控制算法分析.pdf

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1、第41卷第2期數(shù)字通信Vol41．No．2122014年4月25日DigitalCommunicationApr．252014DOI：10．3969／j．issn．1005-3824．2014．02．004延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中擁塞控制算法分析吉福生，傅象玖，張健，王燕燕(重慶郵電大學(xué)寬帶泛在接人技術(shù)研究所，重慶400065)摘要：先引入延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中擁塞控制的概念與基礎(chǔ)知識，其中介紹了幾種常用的擁塞檢測方式和擁塞研究方向，然后重點介紹了3種擁塞控制算法的實現(xiàn)并在仿真平臺下對這3種算法進行仿真分析，最后對延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中

2、擁塞控制算法的發(fā)展前景進行了展望。關(guān)鍵詞：延遲容忍網(wǎng)絡(luò)；擁塞控制算法；擁塞檢測中圖分類號：TN929．5文獻標識碼：A文章編號：1005—3824(2014)02-0012-05據(jù)提供服務(wù)。隨著人們對通信需求的增加，網(wǎng)絡(luò)中0引言的通信業(yè)務(wù)逐漸增加，使得網(wǎng)絡(luò)擁塞越來越嚴重，因延遲容忍網(wǎng)絡(luò)¨(delaytolerantnetwork，此亟待采用更有效的擁塞控制算法來提高DTN的DTN)是一種數(shù)據(jù)在傳遞過程中存在長時延或可變網(wǎng)絡(luò)性能。時延、間斷連接的新型無線網(wǎng)絡(luò)，隨著DTN應(yīng)用場1擁塞控制及其研究現(xiàn)狀景的廣泛使用，其

3、成為了國內(nèi)外計劃大力發(fā)展的領(lǐng)域。與DTN緊密相關(guān)的一些領(lǐng)域，如在開拓太空方DTN中的擁塞是指DTN中節(jié)點間復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)面采用的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、星際網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)絡(luò)；在災(zāi)難預(yù)據(jù)使得DTN中副本數(shù)過多，從而導(dǎo)致DTN性能降防、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域采用的稀疏AdHoc網(wǎng)絡(luò)與傳感低。而網(wǎng)絡(luò)資源的占用與分布不均的網(wǎng)絡(luò)流量是產(chǎn)器網(wǎng)絡(luò)；戰(zhàn)爭中立體化的通信網(wǎng)絡(luò)等都是DTN未來生網(wǎng)絡(luò)擁塞的主要原因。如果合理分配網(wǎng)絡(luò)資源、研究發(fā)展的趨勢，其中擁塞控制是DTN發(fā)展的關(guān)鍵控制網(wǎng)絡(luò)流量，可有效地保證暢通網(wǎng)絡(luò)流量和維持技術(shù)之一。大部分傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)都是在端到端

4、傳輸網(wǎng)絡(luò)的性能平穩(wěn)，且DTN擁塞控制要求既能使DTN控制協(xié)議(transmissioncontrolprotocol，TCP)基礎(chǔ)上性能得到一定保障、又能最大化DTN吞吐量。而擁進行擁塞控制，擁塞控制的常用窗口機制為慢啟動、塞控制對延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的投遞率和延遲等網(wǎng)絡(luò)性能擁塞避免、快速重傳、快速恢復(fù)、選擇性應(yīng)答等，與傳的影響重大。因此，研究DTN擁塞控制對于DTN統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制不同，DTN中不存在固定端到端在實際中的應(yīng)用尤為重要。的連接，所以傳統(tǒng)的擁塞控制不適用于延遲容忍網(wǎng)1．1擁塞檢測絡(luò)。針對上述問題，國內(nèi)外研

5、究人員在DTN擁塞控傳統(tǒng)的TCP在源節(jié)點和目的節(jié)點之間存在端制方面進行了相關(guān)研究。文獻[4]綜合考慮多個屬到端鏈路連接的基礎(chǔ)上，通過在限定時問內(nèi)的反饋性特征，進而合理地選取下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，以達到擁信息判定網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)，從而通過端節(jié)點調(diào)整發(fā)送塞控制的目的，但是其并未考慮節(jié)點下一時刻的擁數(shù)據(jù)窗口大小來實現(xiàn)擁塞控制?？梢?，TCP擁塞控塞狀態(tài)，數(shù)據(jù)將因節(jié)點狀態(tài)變化而被丟棄，從而降低制對時延要求較高。而DTN中節(jié)點的間斷連接導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)性能。在網(wǎng)絡(luò)中存在自私節(jié)點的假設(shè)條件下，致網(wǎng)絡(luò)時延較大，因此傳統(tǒng)擁塞檢測方式不適用于文獻[5

6、]設(shè)計了多路徑并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式，以達到DTN中。針對DTN自身的特性提出的擁塞檢測指減輕鏈路負載并激勵自私節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的目的，然標種類較多，常用的擁塞檢測指標有以下3種。而，其忽略了節(jié)點所在區(qū)域中各節(jié)點的擁塞狀態(tài)。1)基于緩存長度的檢測間接衡量了本地節(jié)點文獻[6-7]利用鄰居節(jié)點剩余緩存轉(zhuǎn)移本地節(jié)點緩所在區(qū)域的擁塞狀態(tài)。DTN中單個節(jié)點緩存長度存中的部分數(shù)據(jù)以有效地控制擁塞，然而，大量數(shù)據(jù)的變化可以表明該節(jié)點接收數(shù)據(jù)速率較快，節(jié)點緩的轉(zhuǎn)移將使得有限的網(wǎng)絡(luò)資源無法為亟待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)存資源占用情況，從而間接可以代表節(jié)點

7、所在區(qū)域收稿日期：2014—02—24修回日期：2014—03—12的擁塞狀態(tài)。第2期吉福生等：延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中擁塞控制算法分析132)基于信道采樣的檢測通過信道采樣作為DTN帶或丟包優(yōu)先級的DTN擁塞控制算法，從而均衡擁塞狀態(tài)，主要以采樣的信道利用率作為DTN的擁DTN負載率，降低DTN擁塞。塞檢測，從而提高判斷DTN擁塞狀態(tài)的準確度。2擁塞控制算法3)基于傳輸速率的檢測根據(jù)節(jié)點發(fā)送或接收速率判定節(jié)點所在區(qū)域甚至整個網(wǎng)絡(luò)的擁塞。DTN的鏈路帶寬低、網(wǎng)絡(luò)通信容量小、網(wǎng)絡(luò)鏈1．2研究方向路頻繁中斷甚至出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分割，

8、因此，為了達到提高網(wǎng)絡(luò)整體性能的目的，DTN通常采用多副本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)DTN中，節(jié)點間連接時間問隔可能較長，且本地發(fā)方式，區(qū)別于傳統(tǒng)的端到端的數(shù)據(jù)傳輸形式，DTN緩存中已接收的數(shù)據(jù)包生存時間截止或極端情況下節(jié)點通過“存儲～攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”和逐跳數(shù)據(jù)傳輸才會被丟棄。這2個性質(zhì)導(dǎo)致研究延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的(hop—by-hop，HBH)的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。但對于擁塞控制的難度相對于其他無線網(wǎng)絡(luò)來說相對較大