國家級虛擬仿真實驗教學一流本科課程《無人機集群技術》第五章

無人機集群路由技術目錄5.1路由協議的設計要求5.2經典的路由協議5.3時延容忍網絡路由協議5.4網絡拓撲重構技術5.5本章小結5.1路由協議的設計要求無人機集群網絡協議體系結構：無人機集群網絡分層網絡層主要負責將數據封裝成包并選擇合適的路徑進行傳送，還負責網絡管理工作為了實現高效可靠的組網，必須設計合適的路由協議，路由的好壞很大程度上影響網絡的性能，路由技術是FANET中的一個核心。45.1路由協議的設計要求路由協議主要包括三項核心功能：路徑生成：網絡狀態信息和用戶業務狀態信息的收集與分發是該過程的主要內容；路徑選擇：根據網絡狀態信息和用戶業務狀態信息在眾多路徑中選擇最合適的路徑；路徑維護：當路徑產生問題或者路徑中的某個節點發生故障時，對當前路徑做出相應的補救措施。路由協議：負責指定數據分組通過何種轉送方式從源節點轉發到目的節點，滿足應用需求的同時盡量降低網絡開銷。通常把自組網路由協議中的路徑生成與選擇一起稱作路由發現過程55.1路由協議的設計要求與分類傳統有線網絡路由協議的分類根據路由信息產生的方式：直連路由靜態路由動態路由34動態路由協議按算法分類：距離矢量鏈路狀態12根據目標個數不同，協議類型有：點對點（單播協議）多點通信（IP多播協議）根據作用范圍分類有：內部網關協議外部網關協議65.1無人機集群的特點與需求無人機集群的特點：

1.節點移動性強：一般情況下，無人機節點屬于空中節點，其速度大約為30~460km/h，不易受到地形因素的制約；2.節點密度低：無人機節點在空中分散分布，節點間距離大都較遠，一定空域內無人機節點的密度是比較低的；3.動態拓撲：由于以上兩個特點，鏈路的穩定性通常較差，隨時都可能發生鏈路斷裂和網絡拓撲的改變；4.帶寬受限：網絡中節點之間的數據傳輸完全通過節點天線建立的無線鏈路完成，不存在基站等設施的中轉，實際可利用的帶寬比較有限；

5.去中心：在不分級的情況下，無人機地位相等，一方面運行應用程序，另一方面參與分組轉發，不存在集中管理的中心節點；75.1無人機集群的特點與需求無人機集群的特點：

6、單向鏈路：由于無人機高速移動、鏈路質量變化、發射功率的限制，會造成單向的無線傳輸信道，基于雙向鏈路的路由選擇算法實現效果不佳；

7、能量受限：應用于集群飛行的無人機依賴電池供電，普遍飛行時間較短，能耗問題也是提升性能的主要瓶頸之一；

8、QoS要求：無人機集群基于應用而組成，往往需要關注延遲、丟包、抖動等指標，以確保應用的最低QoS要求； 9、

安全問題：無人機自組網中節點共享信道資源，容易受到竊聽、入侵等安全攻擊，必要時需要使用安全加密、認證授權和密鑰管理等安全技術。85.1理想的路由算法1.算法必須是正確的。2.算法在計算上應簡單有效。3.算法應具有穩定性。4.算法應是最佳的。5.算法應具有穩健性。6.算法應具有公平性。一個理想的路由選擇算法，應盡可能滿足以下六個方面的要求。但在不同的實際應用場景下，對六個方面的要求又各有側重。95.1最佳路由協議不存在一種絕對的最佳路由算法。所謂“最佳”只能是相對于某一種特定要求下得出的較為合理的選擇而已。實際的路由選擇算法，應盡可能接近于理想的算法。路由選擇是個非常復雜的問題它是網絡中的所有結點共同協調工作的結果。路由選擇的環境往往是不斷變化的，而這種變化有時無法事先知道。105.1路由算法的分類

靜態路由選擇策略——即非自適應路由選擇，其特點是簡單和開銷較小，但不能及時適應網絡狀態的變化。

動態路由選擇策略——即自適應路由選擇，其特點是能較好地適應網絡狀態的變化，但實現起來較為復雜，開銷也比較大。分層次的路由選擇協議若網絡的規模較大。如果讓所有的路由器知道所有的網絡應怎樣到達，則這種路由表將非常大，處理起來也太花時間。而所有這些路由器之間交換路由信息所需的帶寬就會使網絡的通信鏈路飽和。115.1路由協議的分類路由協議的分類根據路由目的地址不同：組播路由單播路由24根據路由策略的不同：基于拓撲信息基于地理信息混合式路由機會路由13路由選擇策略是否變化：靜態路由協議動態路由協議根據作用范圍分類有：域間路由（外部網關）域內路由（內部網關）125.1最短路徑法Dijkstra算法的基本原理每個結點用從源節點沿已知最佳路徑到本結點的距離來標注；初始時，將源節點標注為0，并令其為工作結點；檢查與工作節點相鄰的臨時性節點，若該節點到工作結點的距離與工作節點的標注之和小于該節點的標注，則用新計算得到的和重新標注該節點；在整個圖中查找具有最小值的臨時性標注節點，將其變為永久性節點，并成為下一輪檢查的工作節點；重復第3、4步，直到目的結點成為工作節點。135.1請用Dijkstra算法，找出路由器A到路由器B、C、D、E、F、G、H的最短路徑。5.1Dijkstra算法步驟14Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法步驟Dijkstra算法舉例5.1Dijkstra算法舉例5.1請用Dijkstra算法，找出路由器A到路由器B、C、D、E、F的最小代價路徑，要求用表格寫出分步中間過程。作業題15.1235.2經典的路由協議無人機集群路由分類25如何克服無人機高移動性帶來的不利影響，設計適合的路由協議？

近年來，人們已經針對無人機集群引入了各種路由方案,大多基于發展已久的傳統自組織網絡中比較成熟的路由協議，發展出一些改進版本，各種協議被劃分到不同的范疇里，這些范疇是交叉的：按照目的節點的個數劃分：單播協議和多播協議；按照路由發現方式劃分：表驅動，按需驅動和混合型；按照網絡結構差異劃分：平面結構和分簇路由協議；按照發現路徑數量劃分：單路徑和多路徑路由協議；不依賴路由表：機會路由

5.2不同路由策略的路由協議不同路由策略的路由協議機會路由基于拓撲信息基于地理信息平面結構分層結構主動路由按需路由混合路由分簇路由貪婪轉發延遲容忍混合式路由265.2無人機集群平面路由分類按路由發現的策略劃分，可分為主動路由協議、按需路由協議和混合路由協議，平面結構的典型協議有DSDV,OLSR,AODV,DSR,TORA等。平面路由協議所有節點在形成和維護路由信息的責任上是等同的，不存在特殊節點，路由健壯性好，流量平均分布，協議不需要移動性管理任務，簡單有效，缺點是可擴展性差，控制信息冗余。5.227無人機集群主動路由由于每個節點都必須保留反映這個網絡最新變化的一張或更多的路由表，也稱為表驅動路由選擇協議(table-drivenprotocols)；節點之間周期性或在網絡拓撲改變時交換路由信息；優點是只要表中去往目的節點的路由存在，所需的時延就很小；缺點是在維持路由表的更新上需要花費較大開銷。主要代表協議有：

目的序列距離向量協議(DSDV)，最優化鏈路狀態協議(OLSR)

無線路由協議(WRP)，群首網關交換協議(CGSR)等。5.228主動路由協議(proactiveprotocols)無人機集群主動路由OLSR路由協議原理該協議對經典鏈路狀態算法進行優化，通過節點之間周期性地信息交換建立路由表，通過以下機制減少信息分組的泛洪引起的路由開銷多點中繼機制(MPR)壓縮狀態信息序列號MPR機制每個節點只選擇部分鄰居節點作為MPR節點，其余鄰居節點在收到TC控制分組后只處理不轉發，有效限制控制分組的泛洪范圍。5.229無人機集群主動路由OLSR協議的數據表結構路由表的建立和維護需要收集相關數據，節點存在以下信息表：(1)本地鏈路信息表(LinkSet)

L_local_addr:表示節點地址

L_neighbor_addr:表示鄰居節點地址L_SYM_time:表示兩節點間具有雙向鏈路的時間L_ASYM_addr:表示兩節點間具有單向鏈路的時間L_time:生存時間，到期后該條目刪除L_local_addrL_neightbor_addrL_SYM_timeL_ASYM_timeL_time5.230無人機集群主動路由OLSR協議的數據表結構(2)一跳鄰居表(NeighborSet)

N_neightbor_main_addr:表示一跳鄰居節點的地址

N_status:表示兩節點間的鏈路狀態N_willingness:表示鄰居節點轉發分組的意愿

(3)兩跳鄰居表(2-hopNeighborSet)

N_2hop_addr:表示一跳鄰居節點的地址

N_time:表示兩節點間的鏈路狀態

N_neighbor_main_addrN_statusN_willingnessN_neighbor_main_addrN_2hop_addrN_time5.231無人機集群主動路由OLSR協議的數據表結構(4)MPRSet

M_neightbor_main_addr:表示被該節點選擇作為MPR的鄰居節點的地址

(5)MPRSelectorSet

MS_main_addr:表示選擇該節點為MPR的鄰居點地址

MS_time:表項的生存時間M_neighbor_main_addrMS_main_addrMS_time5.232無人機集群主動路由OLSR協議的數據表結構(6)拓撲表(TCSet)

T_dest_addr:MPRSelector節點的地址，表示可以從地址為T_lsat_addr的節點一跳到達該節點T_last_addr:被T_dest_addr選為MPR的節點地址T_seq:序列號，表示T_last_addr節點已發布了序列號為T_seq的TC分組T_time:表項生存時間T_dest_addrT_last_addrT_seqT_time5.233無人機集群主動路由OLSR協議的數據表結構(7)TC分組重復記錄表(DuplicateSet)

D_addr:表示一個TC分組的發送地址D_seq_num:表示該分組的序列號，用于區分分組新舊D_retransmission:表示該分組是否已被重傳過D_iface_list:表示接收過此分組的地址列表D_time：表項生存時間

節點根據該表判斷是否已經接收過相同分組

D_addrD_seq_numD_retransmissionD_iface_listD_time5.234無人機集群主動路由OLSR協議的數據表結構(8)路由表(DuplicateSet)

R_dest_addr:表示目的節點的地址R_next_addr:表示路由的下一跳節點地址R_dist:跳數，表示該分組到目的節點的距離D_iface_list:表示到達下一跳節點的接口地址

R_dest_addrR_next_addrR_distT_time5.235無人機集群主動路由OLSR協議的基本分組格式OLSR協議規定了在傳輸中使用的數據包格式，可封裝多個數據分組

其中OriginatorAddress為源節點地址，在傳輸中不會改變，而IP報頭的源地址會在傳輸過程中多次改變PacketLengthPacketSequenceNumberMessageTypeVtimeMessageSizeOriginatorAddressTimeToLiveHopCountMessageSequenceNumberMESSAGE5.236無人機集群主動路由OLSR協議的其他分組在OLSR為建立和維護路由表還存在兩種分組，都放在MESSAGE部分。HELLO分組用于鏈路感知和鄰居發現。

Htime:HELLO分組發送間隔Willingness:節點轉發意愿

LinkCode:鏈路類型(其中MPR_LINK表示鄰居列表中節點被

發送該分組的節點選作MPR節點)NeighborAddress:每一種鏈路類型的鄰居節點的地址列表

ReservedHtimeWillingnessLinkCodeReservedLinkMessageSizeNeighborAddress…5.237無人機集群主動路由OLSR協議的其他分組TC分組用于建立網絡拓撲結構

ANSN:序列號，每當節點建立的MPRSelector表發生變化時，該序列號就增加1,節點在接收TC分組時，根據ANSN跟蹤最新的MPR節點選擇信息。AdvertisedNeighborMainAddress：表示被發送此分組的節點選為MPR的節點地址。

ANSNReservedAdvertisedNeighborMainAddress…5.238無人機集群主動路由OLSR協議的算法描述在分組和表結構的基礎上，OLSR進行相關算法保證網絡運行(1)鏈路感知：通過鄰節點間周期性廣播HELLO分組來建立本地鏈路信息表，并更新自己的一跳鄰居表和二跳鄰居表；(2)選擇MPR：MPR

集主要從一跳鄰居中選擇，選出能夠覆蓋該節點所有2跳嚴格對稱鄰居節點集的最小一跳鄰居集；(3)建立拓撲：節點通過周期性交換TC

分組來聲明其選擇的MPR節點，并且只有其選擇的MPR節點才能轉發TC

分組，而其他節點接收到TC

分組后建立和更新拓撲信息表。(4)根據拓撲用最短路徑計算路由表

5.239參數DSDVOLSRWRPCGSR時間復雜度O(d)O(d)O(h)O(d)計算復雜度O(N)O(N)O(N)路由環路無無無無

更新信息觸發機制周期+按需周期周期+按需周期更新信息發送對象鄰節點鄰節點鄰節點鄰節點和群首是否使用序列號是是是是多播能力否是否是選擇度量最短路徑度量可變最短路徑最短路徑典型主動路由協議比較其中N=網絡中節點個數，d=網絡直徑，h=路由樹高度5.240無人機集群按需路由按需路由協議(On-demandprotocols)由于這類路由協議在需要通信時才開始創建路由，也稱為反應式路由(reactiveprotocols)；包括路由發現和路由維護兩個過程,不需要維護無用路由，但路由發現過程相對復雜；如果沒有去往目的節點的路由數據分組需要等待因路由發現引起的時延；主要代表協議有：動態源路由(DSR)，按需距離向量路由(AODV)，聯合路由協(ABR)，臨時預定路由算法(TORA)等。5.241無人機集群按需路由DSR路由協議原理DSR的特征是使用源路由，在每一個傳輸分組的頭部插入完整的源路由信息以保證按完整的路徑來傳輸。同時也采用路由緩存，當中間節點收到分組后檢查目的地址在自身節點的緩存中，無需轉發該請求分組并直接將路由信息添加到應答消息中，從而減少路由開銷DSR協議主要包括3種基本的控制分組，分別為路由請求(RREQ)，路由應答(RREP)以及路由錯誤(RERR)。DSR協議分組5.242無人機集群按需路由DSR協議分組格式路由請求分組(RREQ)Sid:源節點ID號Did:目的節點ID號Route_record:從Sid到Did經過的節點ID序列Request_id:源節點唯一決定的路由請求識別號路由應答分組(RREP)

Did:RREQ分組源節點IDData_route:從Sid到Did完整路由序列號

Reply_route:RREP分組到達Sid經由的路由序列號SidDidRoute_recordRequest_idDidData_routeReply_route5.243無人機集群按需路由DSR協議分組格式路由錯誤分組(RERR)

Up_id:斷開鏈路的上游節點id

Down_id:斷開鏈路的下游節點idDid:RREQ分組源節點id

Rerr_route:RRER分組回到Did經過的節點ID序列

Up_idDown_idDidRerr_routeDSR協議主要包括路由發現和路由維護兩個階段。DSR運行機制5.244無人機集群按需路由DSR路由發現過程網絡中的移動節點接收到RREQ分組，其執行的步驟具體如下:(1)當自身是目的節點或緩存有可達路徑時，應答一個RREP，然后丟棄該RREQ;(2)否則確定Route_record是否包含自身,有則直接丟棄該RREQ;(3)否則檢查自身RREQ列表，如果列表中具有相同的<Sid,Request_id>，直接丟棄；(4)否則，節點把自身ID增添至Route_record中，然后將修改了的RREQ再通過廣播的方式發送出去，并在自身RREQ列表創建一個新條目。5.245無人機集群按需路由DSR路由維護過程當使用一條源路由傳輸數據分組時，該分組的發送或轉發節點均需要負責證實分組是否已被該源路由中指定的下一跳節點成功接收。這種證實機制可以通過鏈路層的確認幀來實現。多次確認失敗，節點將刪除緩存表中的路由記錄，并向源節點返回一個路由錯誤(RERR）。5.246參數AODVDSRTORAABR通信復雜度(初始/故障)O(2N)/O(2N)O(2N)/O(2N)O(2N)/O(2x)O(2N+m)/O(2n+m)多路徑路由否是是是路由環路無無無無

路由體系平面路由平面路由平面路由平面路由路由標識不需要不需要不需要需要路由重置方法刪除路由通知源節點刪除路由通知源節點鏈路反轉路由修復本地廣播詢問多播能力否是是否選擇度量最新最短路徑最短路徑最短路徑聯合穩定度最短路徑典型按需路由協議比較其中N=網絡中節點個數，d=網絡直徑，n=受影響節點數，m=應答分組經過的節點數5.247無人機集群混合路由技術混合協議（NetworkLayer）兼具以上主動和按需路由協議的特點，相距相近的節點在一起形成區域，區域內使用主動式，區域間使用按需式。

區域的半徑由相鄰跳數決定，所以區域可以重疊表面上集兩家之長，但面臨很多技術挑戰常見的混合路由策略路由協議有區域路由策略(ZRP)，CBRP等。5.248無人機集群分層路由分簇路由協議(On-demandprotocols)無人機自組織網絡分簇路由協議采用分級的網絡結構，將網絡分為多個可以相互連通的簇，每個簇包含簇首和簇成員；獲取網絡拓撲結構計算節點權重根據權值,選舉簇首，簇成員加入簇維護階段簇間路由簇內路由重新分簇5.249無人機集群分層路由分簇路由協議主要分為分簇算法、簇內路由和簇間路由三個部分；分簇算法：通常分為簇首選舉階段和簇維護階段，簇首承擔的任務比較重，既要管理簇成員，又要負責數據的轉發，需要選擇合適的無人機節點擔任簇首；簇內路由：簇成員一般都在簇首的一跳范圍之內，源節點首先發送數據到簇首，然后簇首將數據轉發至目的節點；簇間路由：簇首間通過多跳的方式向目的節點所在簇的簇首發送數據分組5.250無人機集群分層路由無人機自組織網絡典型的分簇算法最小ID分簇算法(LIC):通過節點的ID號對網絡進行分簇，ID號最小的節點擔任簇首最高節點度分簇算法(HCC):擁有最多鄰居節點數的節點當選簇首最小簇變換分簇算法(LCC)最低移動性分簇算法(MOBIC):平均相對移動最低的節點擔任簇首加權分簇算法(WCA)地域自適度保真算法(GAF):基于地理位置的分簇算法5.251地理信息路由協議地理路由隨著GPS定位技術在自組網中的普遍應用，基于地理位置信息的路由協議被開發出來。具體思想是：網絡中的節點獲得自身的位置信息后，鄰居節點通過廣播Hello包互相交換信息，數據包按照不同轉發策略到達目的節點。基于地理位置的路由協議典型代表是DREAM和GPSR路由協議典型協議5.252無人機集群地理路由GPSR路由協議需要通過信標廣播提前獲得鄰居節點和目的節點的位置信息，節點按照收集到的位置信息調用路由算法進行數據包轉發；協議轉發數據包的方式分為貪婪轉發和周邊轉發兩種模式，不需要存儲和維護路由表。貪婪轉發規則：以X

為圓心的虛線圓范圍內的節點是X

的鄰居節點，通過計算可知Y是鄰居節點中距離目的節點D

最近的節點，根據貪婪轉發規則，節點Y

成為下一跳，節點Y

接收到數據包后，在重復上面的步驟尋找下一跳節點，直到將數據包傳送到目的節點D。5.253無人機集群地理路由空洞現象貪婪轉發也存在問題，節點X

在進行貪婪轉發時發現鄰居節點W

和Y

到達目的節點D

的距離都要比節點X

遠，此時根據貪婪轉發算法，節點X

是數據包轉發的最優下一跳節點，出現了“空洞現象”；此時貪婪轉發失效,需要調用周邊轉發來處理。5.254無人機集群地理路由周邊轉發基于RNG

和GG

構造出的無交叉網絡中，使用右手規則進行周邊轉發；節點X

選擇的下一跳傳輸路徑是以X

為中心，沿XD連線逆時針方向的第一條路徑，即為圖中的XW

路徑，X

轉發的下一跳節點則為B。5.255無人機集群機會路由機會路由機會路由協議與以上協議相比，其充分利用了無線信道廣播的特性，通過存在多個潛在中繼節點的競爭、自主決斷進行下一跳的節點路徑，有效改善了無線傳感器網絡的網絡吞吐量和傳輸可靠性；主要代表協議有：基于端到端最短路徑(ExOR,SOAR),基于端到端迭代策略(LCOR,OAPF),基于地理位置策略(GeRaF,)，基于網絡編碼(MORE,CORE)。代表協議5.256無人機集群機會路由優勢分析更多中間節點有接收和轉發數據的機會，即增加單跳傳輸的可靠性；多路徑機制可以減少數據的轉發次數，降低網絡延遲如圖建立一個候選轉發節點集，把

4個節點都作為候選轉發節點，且只要其中任何一中間節點能收到源節點傳遞的數據，其整個數據傳遞都是成功的，按概率成功概率為1-(1-25%)*4=69.4%，成功率有了相當大的提高。5.257無人機集群機會路由主要問題與研究機會路由面臨主要問題是候選節點集的選擇和候選節點間的協調機制；協調包括優先級分配以及如何有效避免和抑制數據消息的重傳。候選節點的選擇和優先級候選節點的選擇可利用多種測度來實現，有基于ETX\EAX、跳數、地理位置等；無論采用哪一種測度策略，都需要獲得各個鄰居節點的狀態信息，一般是指鄰接鏈路的狀態或者鄰居節點到達目的節點的距離位置信息。機會路由設定測度后，得到的鄰居節點到目的節點的平均代價，并確定候選轉發節點集和其中各個節點的優先級；5.258無人機集群機會路由候選節點間的協調機制典型的協調機制有數據包應答、控制包應答以及無應答模式三種：數據包應答：不需要MAC層的應答過程，高優先級的候選轉發節點先轉發收到的數據包，優先級低的候選轉發節點在監聽到后停止轉發；控制包應答：需要MAC層的控制分組，主要有基于RTS-CTS和ACK兩種；無應答模式：節點根據自身設置的條件因素，如編碼機會、位置距離等，在設定的某一概率或條件之上才進行數據包轉發。5.259無人機集群機會路由ExOR機會路由協議

圖中表示各個節點到達E點的ETX值5.260無人機集群機會路由ExOR機會路由協議采用基于端到端的最短路徑策略，轉發列表中的每個候選節點必須做出轉發或丟棄數據包的決定。；早期協議中的協調機制，只有沒有接收到比該節點自身優先級高的節點發送過來的的節點才轉發數據。ExOR總結作為最經典的機會路由，和傳統路由方式相比，有些非常大的創新，但以整個網絡的鏈路狀態為基礎，需要每個節點定期的全網廣播自己鄰接鏈路ETX值，這種方式會給網絡帶來很大的負擔。經過近十年的研究和發展，人們提出了許多創新的機會路由算法。5.261參數EXOROAPFROMERGaRaFCORE轉發計算方式端到端迭代端到端迭代迭代測度ETXEAX跳數地理距離編碼機會協調機制ACKACKN/ARTS-CTS數據應答

轉發方式確定轉發確定轉發概率轉發確定轉發確定轉發是否編碼否否否否是信息來源網絡拓撲網路拓撲網絡拓撲地理位置網絡拓撲典型機會路由協議比較5.2625.3時延容忍網絡路由技術時延容忍網絡DTN概述(DelayTolerantNetwork)從上世紀末開始，人類向太空發射了一系列飛船和探測器，在星際網絡中，由于節點之間的距離非常大，并且中間時常會有星體遮擋，可能無法找到一條端到端的路徑，如果仍然沿用傳統的路由方式，數據通信將無法正常進行，NASA專門研究了星際網絡(IPN)的組網與數據傳輸方式。實際上，部分地面通信網絡也會呈現類似的特性，延遲容忍網絡研究組(DTNRG)首先提出DTN概念，泛指在受限環境下，由于節點的低占空比操作、節點移動、節點稀疏分布、節點通信范圍有限等各種原因導致鏈路間歇性連通，節點間不存在穩定的端到端路徑的無線網絡。人們主要研究延遲容忍網絡的體系結構、消息轉發機制和協議實現等。5.364時延容忍網絡體系結構DTN體系結構這些需要支持可變延時，任意時長鏈路中斷，雙向傳輸速率不對稱和高誤碼率的區域無線網絡包括：連接移動無線設備，包括救災救援，偏遠地區的民用網絡；連接軍隊、飛行器、衛星和移動傳感器(地上或水中)的無線軍事戰場網絡；外層空間網絡，星際網絡。DTN是區域網構成的網絡，DTNRG定義的DTN是建立區域網上的一個重疊層，能夠適應區域網內和區域網之間的長延時，從而支持區域網之間的操作，適用于移動和功率受限的無線通信設備。5.365時延容忍網絡體系結構DTN區域地址每個區域都有一個區域標識ID，區域中的每個DTN節點由區域ID和實體ID組成。實體可能是主機、應用、URL、端口或其他東西。源主機網關路由器目的主機例如：{，:1131}{<區域ID>，<實體ID>}域間路由域內路由區域1區域25.366時延容忍網絡體系結構束層(bundle)DTN體系結構通過重疊一個新的協議層——束層來實現消息交換，束層位于不同種類的底層協議之上，和特定區域的底層協議互相配合，跨越所有網絡(區域)的束層協議組成了DTN。應用束層區域特定的層(包括傳輸層及以下)非對話式協議：束層之間的通信只需要很少或者不需要往返的會話；而底層協議可以是會話式的，例如每一分段可以由TCP協議實現，束層把這些分段TCP串聯起來得到端到端路徑。5.367時延容忍網絡體系結構監管傳送(CustodyTranfer)當數據傳輸錯誤或者丟失后，

由于沒有統一的傳輸層協議，DTN支持在束層進行節點間的重傳，實現的方式為監管傳送：當前束層監管者發送一個束給下一個節點，它請求進行監管傳送并且啟動一個應答時間重傳定時器；如果下一個束層接受監管，它就回送一個應答；如果在定時器超時之前沒有返回應答，發送方將重發束。

應答時間應該足夠長，以便底層協議有機會完成可靠傳輸。一個束的監管者必須存儲束直到:(1)另一個節點接受監管，(2)束的生存時間過期。監管傳送并不能提供端到端可靠性保證，只有在源端請求監管傳送并且要求回執時才有可能實現。5.368時延容忍網絡體系結構DTN消息轉發機制由于長延時和鏈路頻繁中斷等特性，端到端的路徑不能得到保證，這打破了傳統網絡的基本假設，因此，傳統的先尋路后轉發的路由方式將不再適用；DTN使用“先存儲后轉發”

機制進行消息投遞，存儲需要長時間的保持消息，這種方法很早之前就在郵政系統中使用:發件人發送郵件時，只需要將郵件送達郵件服務器A，并不需要收件人也在線，當收件人B登錄后，由郵件服務器A

負責將郵件發送給收件人，在郵件發送的整個過程中，不需要刻意保持S-A-B-R

的端到端路徑。5.369時延容忍網絡路由技術DTN路由機制DTN的提出側面體現出了路由協議的發展方向:靜態拓撲下的最短路徑——多約束QoS路由——慢動態拓撲——快動態拓撲在存儲-轉發機制下，中間節點怎樣選擇消息轉發會直接影響消息的投遞率，為了提高成功率，需要研究中間節點的選擇策略。DTN路由算法是基于對路由信息的不同先驗知識確立的，按照是否對消息進行復制，可以把現有DTN路由協議分為兩大類：單拷貝路由和多拷貝路由。先驗知識具體包括聯系信息(節點與其他節點相遇的概率、延時等)、隊列信息(節點的隊列長度情況)和流量需求(節點何時有數據)5.370時延容忍網絡路由技術單拷貝路由DTN中零知識的單拷貝路由有直接傳輸DT算法，首次聯系FC算法和隨機路由RR算法;利用部分先驗知識的有最小期望延時算法MED和最早投遞ED算法等，典型算法如下表：路由算法描述所需先驗知識DT源節點將消息直接投遞給目的節點無FC將消息投遞給最先遇到的節點無RR以一定概率投遞給遇到的節點無MED采用期望延時作為代價的Dijkstra算法聯系信息MEEDMED的改進，使用歷史聯系記錄估計期望延時聯系信息ED以瞬時延時為代價的修正Dijkstra算法聯系信息AEDED的改進，根據延時模型得出更準確的瞬時延時聯系信息5.371時延容忍網絡路由技術多拷貝路由即使采用先驗知識對中間節點進行篩選，單拷貝路由的消息投遞成功率仍然不高，可以在完成消息轉發后繼續保持該消息的備份，遇到其它節點時繼續將消息散發出去，以冗余換取投遞成功率的提高典型的多拷貝路由算法如下表所示：路由算法描述拷貝限制Epidemic