延迟容忍网络信息传输最优化技术研究

Delay tolerant network (DTN) is a popular topic recently, and is often used in the case, where the end-to-end path between the communication source and destination may not exist at given time. To overcome the network partition, nodes in DTN adopt the store-carry-forward communication mode. In this mode, nodes can exchange message only when they encounter each other. Therefore, how to detect the contacts efficiently is very important. In addition, this mode closely depends on the cooperation of the relay nodes, and then is related to many factors. This project first studies the optimal probing problem to detect the cotacts efficiently. Then, it studies optimal forwarding policy of the static message under certain constraints. State of the art works often assume that the nodes are homogeneous, or assume that nodes can detect all of the contacts and ignore the energy consumption in the probing process. Therefore, this project first studies the optimal forwarding problem with heterougenous nodes, and then explores the joint probing and forwarding policies. In addition, it studies the optimal updating policy of the dynamic information. For such information, the newer version is more useful, so it mainly studies the optimal forwarding policy of the new version to maximize the total utility. Finally, it explores the accurate modeling method for the information spreading process.

延迟容忍网络是当前的研究热点，主要应用在网络连通性无法得到保障的场景。为了克服网络分割的问题，延迟容忍网络采用存储-携带-转发的信息传输模式。在这种模式下，节点只有彼此相遇时才能交换信息。因此，如何有效地探测到节点相遇十分重要。同时，该模式密切依赖与节点之间的相互配合，进而会受到多种因素的制约。本项目首先探讨了节点的最优探测机制，从而为有效地传输信息奠定基础。接着，研究了在特定因素约束下静态信息的最优传输策略。当前对于该问题的研究要么假设节点同构，要么假设节点一旦运动到彼此的通信范围内就能马上探测到，没有考虑探测过程的能量消耗。因此这里分别研究了异构节点的最优传输策略及探测过程和传输过程的联合优化问题。然后，研究了动态信息的最优更新策略。动态信息往往版本越高，效用值越大，所以这里主要研究新版本信息的最优传输问题，从而保证总的效用值最大。最后，首次探讨了信息传输的精确化建模方法。

在战场环境、抗震救灾等场景中，由于各类干扰破坏及通信节点移动性的影响，稳定的数据传输路径很难得到保障。此时，延迟容忍网络作为对动态性具有高度自适应能力的新型网络架构将会发挥重要作用。为了克服网络分割的问题，延迟容忍网络采用存储-携带-转发的信息传输模式。在这种模式下，节点只有彼此相遇时才能交换信息。因此，如何有效地探测到节点相遇十分重要。同时，该模式密切依赖于节点之间的相互配合，进而会受到多种因素的制约，为信息的高效传输带来挑战。本项目首先研究了节点的最优探测策略，以支持有效地节点发现，为信息传输奠定基础。进一步，研究了节点探测与信息传输过程的联合优化问题，解决了能量有限情况下信息的优化传输问题。同时，本项目面向动态信息，提出了更新信息的最优传输策略。最后，本项目考虑不同网络架构和节点特征，提出了一系列信息传输建模方案。相关成果发表论文16篇（SCI 7篇、EI 8篇），其中包括IEEE Systems Journal、IEEE Transactions on Computational Social Systems、IEEE CDC等高水平刊物和顶级会议。参与培养博士生２名，硕士生２名、指导本科毕业设计5名。