Viivesietoisten verkkojen nykytila ja tulevaisuuden haasteet

Delay and disruption tolerant networks (DTNs) are computer networks where round trip delays and error rates are high and disconnections frequent. Examples of these extreme networks are space communications, sensor networks, connecting rural villages to the Internet and even interconnecting commodity portable wireless devices and mobile phones. Basic elements of delay tolerant networks are a store-and-forward message transfer resembling traditional mail delivery, an opportunistic and intermittent routing, and an extensible cross-region resource naming service. Individual nodes of the network take an active part in routing the traffic and provide in-network data storage for application data that flows through the network. Application architecture for delay tolerant networks differs also from those used in traditional networks. It has become feasible to design applications that are network-aware and opportunistic, taking an advantage of different network connection speeds and capabilities. This might change some of the basic paradigms of network application design. DTN protocols will also support in designing applications which depend on processes to be persistent over reboots and power failures. DTN protocols could also be applicable to traditional networks in cases where high tolerance to delays or errors would be desired. It is apparent that challenged networks also challenge the traditional strictly layered model of network application design. This thesis provides an extensive introduction to delay tolerant networking concepts and applications. Most attention is given to challenging problems of routing and application architecture. Finally, future prospects of DTN applications and implementations are envisioned through recent research results and an interview with an active researcher of DTN networks.

Viive- ja häiriösietoiset verkot (Delay/Disruption Tolerant Networks, DTN) ovat tietoliikenneverkkoja, joissa siirtoviiveet ja virhetiheydet ovat suuria sekä yhteyskatkot tavallisia. DTN-verkoissa toimivat sovellukset ovat mukautuneet yhteyskatkoihin sekä päästä päähän -yhteyden puuttumiseen. Näille sovelluksille riittää, että viesti toimitetaan perille esimerkiksi tiettyyn aikaan mennessä. DTN-verkkojen virheiden sietokyky perustuu viestien siirtämiseen verkossa yksi solmuväli kerrallaan ja viestien tallettamiseen verkkosolmuissa haihtumattomalle tallennusvälineelle. Näin verkon viestinvälitys voi toimia pitkistäkin yhteyskatkoista ja solmujen uudelleenkäynnistyksistä huolimatta. Viivesietoisten verkkojen sovelluksia ovat esimerkiksi yhteydet avaruusluotaimiin toisilla planeetoilla tai viestinvälitys seuduilla, joilla ei ole tarjolla kiinteää tietoliikenneinfrastruktuuria. Muita sovellusalueita ovat pelastus- ja sotilasyhteydet, sensoriverkot sekä liikkuvien käyttäjien ja ajoneuvojen verkot. Tässä tutkielmassa esitellään viivesietoisten verkkojen arkkitehtuurin perusratkaisuja sekä joitakin sovellusalueita. Erityisesti käsitellään reititystä sekä sen resurssinkulutuksen pienentämiseen kehitettyjä ratkaisuja. Lisäksi tutkielmassa esitellään viivesietoisten verkkojen ja niiden sovellusalueiden tulevaisuudennäkymiä sekä alan uusimpien tutkimustulosten että aktiivitutkijan haastattelun avulla.