Mobility Model and Routing Model about the ONE

ONE主要的功能是节点的移动，节点间的相遇情况，路由情况以及消息的处理机制。下面简要介绍下目前ONE自带的六种移动模型和六种路由模型。

Mobility Model:

从大的方面，可以分为三种，1）随机移动；2）基于Map的随机移动；3）基于用户行为的移动

进一步细分：

1）包括两种：Random Walk（RW）和Random Waypoint（RWP）

2）包括三种：Random Map-Based  Movement (MBM),  Shortest Path Map-Based Movement (SPMBM),和 Routed Map-Based Movement (RMBM).

3）包括一种：Working Day Movement Model（WDM）

所有的移动模型都封装成一个类，继承于MovementModel，提供节点选择新路径的接口，SimMap类中描述了Map数据，DijkstraPathFinder类可以使用这些数据来找到一条最短路径，PointOfInterest类可以从Map数据中选择合理的POI数据点。模型见初识the ONE。下面分别描述几种模型。

RW：节点从当前位置随机选择一个方向和速度移动到一个新的位置，方向和速度从一个预先定义的范围里面选择，如：[speedmin, speedmax],[0,2 π].通过一个固定的时间间隔t或固定的距离d之后，节点的方向和速度在重新计算。如下图：

 

RWP：该模型类似RW，只不过节点在选择下一个方向和速度时有一段自定义的暂停时间（Pause time），节点需要在这个节点待一段时间。

 

MBM：依托于Map数据，选择一个节点随机地放置在map area，使其在该路段上行驶，直到到达一个路段终点，然后选择返回或结束，如果节点到达一个十字路口，再随机选择一个方向行驶，如果达到预先配置的距离或时间，停止一段时间，在继续行驶，如果达到目的地，则停止行驶。

SPMBM：该模型为MBM的升级版，节点从map数据中通过Dijkstra算法找出一条最短的路径，然后沿着这条路径进行行驶。

RBMB：该模型适用于一些有着预定义的路径的节点，如Bus，train等节点。其包含了一条路径中所有可能遇到的stop和在stop停止的时间间隔。

WDM：该模型考虑了用户的行为，包括用户可能sleeping at home, working at office, 以及going out with friends in the evening等活动。此外，WDM中引入社交关系和社区（community）的概念。

 

Routing Model:

ONE实现了六种路由协议：1) Direct Delivery (DD), 2) First Contact (FC), 3) Spray-and-Wait, 4) PRoPHET, 5) Max-Prop, and 6) Epidemic.

涵盖了DTN路由协议的所有类型，包括single-copy，n-copy，unlimited-copy以及基于估计的协议。

所有的路由协议都封装成一个类，继承于MessageRouter类，该类有两个兄弟类，ActiveRouter和PassiveRouter类，所有实现的六种路由协议皆继承自ActiveRouter类，而PassiveRouter类提供用户自定义的路由协议类的上层接口。

DD：是一种single-copy的路由协议，只有当携带信息的节点遇到目的节点的时候，才进行数据转发。

FC：也是一种single-copy的路由协议，携带信息的节点只要遇到一个节点，就进行转发，直到到达目的节点。

这两种方法保证了整个网络中只有一个信息的copy，只要信息转发成功，就将原信息删除，是简单的store-and-forward.虽然节省了网络带宽，但不能提高网络中信息的传送率。

Epidemic:是一种n-copy的路由协议，泛洪式的信息传播方式，携带信息的节点将自己所有的信息进行泛洪，直到到达目的节点，或TTL时间到进行删除。

Spray-and-Wait:和Epidemic比较相像，只不过限制信息copy的数量。

这两种方法虽然能提高网络中信息的传送率，但大量消耗网络的资源，如网络带宽和节点的存储能力。所以，为了权衡上面几种协议之间的利弊，提出了下面基于估计的两种协议。基于估计的协议的本质的原理是：通过节点之间维护着一张和其他节点相遇的表，通过概率模型计算，如果两个节点相遇，那么根据他们估计的相遇概率，可以估计它们下次再次相遇的概率，选择相遇概率大的节点进行转发。

PRoPHET:该协议模型选择和目的节点相遇概率大的节点进行转发。

Max-Prop:该协议进一步优化，使用相遇概率通过Dijskra算出从一个节点到目的节点的最短路径，选择在最短路径上的节点进行转发。

上面就是对几种移动模型和路由模型的简单介绍，下面在进一步通过对源码的分析和实际场景的模拟来进一步剖析ONE，并尝试着把自己的模型放进来。

 

Reference：

[1] A Survey of Mobility Models for Ad Hoc Network Research

[2] The ONE Simulator for DTN Protocol Evaluation