Page 316 - 《软件学报》2021年第8期

2598 Journal of Software 软件学报 Vol.32, No.8, August 2021

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来的接触机会实现数据转发 .在没有找到合适的下一跳节点前,节点携带数据并等待连接机会,如图 1 所示.在
t1 时刻,源节点 S 与目标节点 D 分别位于两个不连通的子区域,在它们之间无法建立起一条完整的传输路径.于
是,S 将数据转发给自己的邻居节点 B,由 B 携带该数据在 t2 时刻转发给下一跳节点 E.最后,在 t3 时刻,节点 E
将数据交付给最终的目标节点 D.

D F S
E
C C
F G G D F

E D
A
B
B
G
S B E
A C S A
t1 t2 t3
Fig.1 Illustration of routing in opportunistic networks
图 1 机会网络路由示意图

机会网络采取数据捎带转发模式,即节点在自由运动过程中寻找机会转发数据,其运动轨迹一般不受所携
带数据的影响.这种方式维护了节点的独立性,却给数据传输带来一定影响,导致投递率降低,传输时延增加.我
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们认为:针对不同的通信需求应该采取不同的传输策略,尤其对那些具有较高传输要求的应用更应如此 .在某
些情况下,应该允许节点牺牲运动独立性,调整运动轨迹,以构建快速、稳定、有效的通信连接.同时也应该看到:
运动轨迹的调整必然会改变节点的运动状态,对原有的任务调度造成影响.因此需要综合考虑节点的任务调度
以及数据转发需求,设计节点的运动转发机制,实现数据的有效转发.本文第 1 节介绍典型的机会路由协议.第 2
节设计基于运动的机会路由算法.仿真实验结果在第 3 节给出.最后一节总结全文.
1 相关工作

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机会路由的初衷是为了满足稀疏移动环境下的自组织网络通信要求 .经过多年的发展和完善,目前已成
为实现间歇式连通环境下数据收集与内容共享的一项重要技术.根据消息的传输策略不同,可以将机会网络路
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由协议分成 3 类 :基于副本的路由、基于主动运动的路由以及基于效用的路由等.
(1) 基于副本的路由
基于副本的路由策略通过在网络中产生一定数量的消息副本提高目的节点接收消息的成功率,可分为单
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副本传输和多副本传输.Direct Transmission 采用单副本传输策略,源节点缓存消息直到遇到目标节点.每个数
据包只传输一次,且没有其他副本,网络开销最小,但时延大,分组投递率低.多副本传输基于洪泛策略,又可分为
全网洪泛和部分洪泛.Epidemic Routing 采用全网洪泛机制,为每个节点维护一个摘要向量,存储本地的分组消
息列表.节点相遇时,通过交换摘要向量获得新的消息.消息以洪泛方式在全网快速扩散,最终抵达目标节点.如
果资源条件允许,可以找到一条最短路径从而获得较低时延.然而由于副本数目太多,会给网络带来巨大开销.
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2-Hops 算法采取了部分洪泛策略,通过将消息拷贝给最先遇到的 n 个中继节点,限制消息只在两跳范围内传
输,从一定程度上避免了冗余信息过多的问题.Spray & Wait [10] 同样采取部分洪泛策略,源节点定义分组在 Spray
阶段被转发的最大次数,每个收到该副本的节点按照一定比例将副本转发.一旦副本数目减少到 1,则进入 Wait
阶段,节点携带副本直至遇到目标节点.
(2) 基于主动运动的路由
基于主动运动的路由机制通过引入部分能够实现主动移动的特殊节点,来为其他普通节点提供通信服务.