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1.2 DTN的应用场景

DTN最早始于星际网络,旨在克服深空环境中长传播时延、高错误率和频繁中断对于传输的影响。网络研究界随后意识到,星际网络只是受限网络的一类特殊场景,DTN也可以集成到陆地互联网中,能够简单地部署在其边缘。因此,近年来DTN架构在地面无线网络场景下被广泛研究 [8][9]

1.野生动物追踪

DTN已广泛用于监测野生动物来研究野生动物物种及其栖息地 [10][11] ,通过将传感设备连接到每只动物上(移动节点)来进行监测。监测设备包含微控制器、全球定位系统、方向和温度传感器、片外闪存、RF模块、处理单元和电池(带有太阳能模块,以提供电力) [12] 。通过移动节点间的数据交换,各个节点收集的数据可以到达信息中心。最典型的此类延迟容忍网络通信系统是Zebranet [10] ,其通过应用无线对等网络技术来跟踪斑马。Zebranet系统中的传感器节点由斑马携带的跟踪项圈组成。当两只斑马相遇时,项圈会记录相遇信息并交换存储在本地内存中的数据。通过间歇性的相遇机会,相遇信息被记录下来,然后传播给那些携带追踪项圈的斑马。野生动物研究人员定期驾驶移动基站通过跟踪区域,收集有关分散斑马种群的信息。事实证明,斑马的活动确实遵循一些预测的移动模型。例如,它们倾向于在一天中的某个时间聚集在水源处。在同样的背景下,共享无线信息站模型是一个旨在利用DTN收集鲸鱼和其他海洋哺乳动物种群信息的项目 [11]

2.乡村网络

乡村网络是DTN非常有应用前景的公共场景,特别是在缺乏通信基础设施的偏僻地区 [13][14] 。最具代表性的乡村网络是由麻省理工学院媒体实验室的研究人员开发的DakNet [15] ,该无线网络系统将物理交通工具与无线通信技术相结合,为乡村提供延迟容忍(非实时)互联网访问服务。如图1-1所示,将移动接入点(Movie Access Point,MAP)安装在公共汽车、摩托车甚至带有小型发电机的自行车上并由其提供动力,它扮演着中继器或传送器的角色,通过简单的无线传输方式在城市的公交网络中传输和交换数据。当MAP进入村庄Wi-Fi信息亭的范围时,会自动检测无线连接,然后上传和下载消息。一旦MAP进入Internet接入点(集线器)的通信范围,MAP将通过访问Internet自动同步来自农村信息亭的消息。

图1-1 DakNet系统架构 [15]

另一个相关的例子是Wizzy Digital Courier服务 [16] ,它为南非偏远村庄的学生和其他用户提供断开连接的Internet访问。在这里,快递员骑着摩托车(配备了USB存储设备),从村庄移动到拥有高速互联网连接的大城市。这种方式相比传统的互联网有一个明显的优势:比村里的网络提供的带宽要大得多。在这里,可以传输的数据量仅受快递员可以在他的摩托车上携带的硬盘数量的限制,根据当前的技术可以达到数太字节(Terabyte,TB),这是当今最先进的有线网络无法比拟的。

3.车辆自组织网络

车辆自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET) [17] 利用车辆与车辆、车辆与道路设施之间的无线通信技术为移动中的车辆建立一个移动自组织网络,来保证交通安全,提供位置相关的信息服务,为车辆自动化驾驶的发展奠定了基础。CarTel [18] 是一类经典的VANET,旨在收集、处理、传递、分析和可视化来自手机或者车辆的传感器数据。如图1-2所示,CarTel节点是与传感器耦合的移动嵌入式计算机,它收集和处理来自汽车传感器的消息,然后利用携带转发网络将这些数据传送到中央门户。换句话说,CarTel节点依靠机会性无线连接(如Wi-Fi、蓝牙)与门户进行通信。CarTel通过在门户上运行间歇连接的数据库服务器,指示移动节点应如何汇总、过滤和动态优先处理数据。CarTel可以提供各种基于位置的服务,如环境监测、道路基础设施监测、地理成像等。

图1-2 CarTel系统架构 [18]

4.军事应用

在军事领域,部队会在战场上部署庞大的Ad-Hoc无线传感器网络,士兵会配备无线传感器以指示他们的位置。DTN在军事上的应用与其他应用有相似之处。现代战争中战场之间互相孤立,军用车辆常被用来传递信息,扮演着移动信使的角色。然而不同于其他领域,军事战争中许多节点在行动中会被破坏,因此,需要部署冗余的节点,路由方案会更加复杂。此外,战术军事网络是以临时的方式建立的,节点运动速度快并且没有稳定的基础设施,因此,与其他DTN应用场景相比,会出现频繁的网络分区。

5.社交移动网络

当前,社交移动网络引起了相当大的关注,它不仅可以在没有Internet的情况下提供流行的Web社交网络服务,还可以利用节点之间的社交联系来提供数据传输服务。D-Book [19] 是社交移动网络的应用程序,提供创建、修改和共享个人资料等社交服务。此外,D-Book允许用户向其他用户发送消息并订阅其他用户的个人资料。D-Book只是一个DTN应用,不涉及底层数据传输的过程。D-Book是在.NET平台上开发的,可以在Windows平台的设备上使用。与D-Book类似,Uttering [20] 也能在没有互联网支持的情况下为其用户提供社交网络服务。

还有其他的DTN应用场景,如环境监测、工业监测和灾后恢复等。在这些示例中,只需要无线传感器节点定期收集与环境和设备相关的数据(如热量、风速、湿度、表面振动、光强度、噪声等),并报告相关读数的任何异常变化。此外,DTN 还可以用于远程医疗服务,远程的医生可以通过图片或视频帮助当地医生对患者进行诊断。 R24ssXk8hZWZqvijMuECNxUj9dNMVhny7cdqaNudfRFiKF8o0/WD272K0OO3ykSr

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