Routing plays a fundamental role in network applications, but it is especially challenging in Delay Tolerant Networks (DTNs). These are a kind of mobile ad hoc networks made of e.g. (possibly, unmanned) vehicles and humans where, despite a lack of continuous connectivity, data must be transmitted while the network conditions change due to the nodes' mobility. In these contexts, routing is NP-hard and is usually solved by heuristic "store and forward" replication-based approaches, where multiple copies of the same message are moved and stored across nodes in the hope that at least one will reach its destination. Still, the existing routing protocols produce relatively low delivery probabilities. Here, we genetically improve two routing protocols widely adopted in DTNs, namely Epidemic and PRoPHET, in the attempt to optimize their delivery probability. First, we dissect them into their fundamental components, i.e., functionalities such as checking if a node can transfer data, or sending messages to all connections. Then, we apply Genetic Improvement (GI) to manipulate these components as terminal nodes of evolving trees. We apply this methodology, in silico, to six test cases of urban networks made of hundreds of nodes, and find that GI produces consistent gains in delivery probability in four cases. We then verify if this improvement entails a worsening of other relevant network metrics, such as latency and buffer time. Finally, we compare the logics of the best evolved protocols with those of the baseline protocols, and we discuss the generalizability of the results across test cases.


翻译:路由在网络应用中起着根本作用,但在缓冲缓冲网络(DTN)中尤其具有挑战性。这是由(可能无人驾驶的)车辆和人组成的移动临时网络,尽管缺乏连续的连通性,但数据必须传输而网络条件因节点的移动性而发生变化。在这种情况下,路由是硬的,通常通过超自然的“储存和前向”复制法来解决,在节点之间移动和储存同一信息的多份副本,希望至少到达目的地。然而,现有的路由协议产生相对较低的交付概率。在这里,我们通过基因改进了在DTNTN普遍采用的两个路由协议,即流行和PROPHET,以优化其交付概率。首先,路由超自然的“储存和前向”复制方法解决,例如检查一个节点能否传输数据,或者将信息发送到所有连接点,希望至少能够到达目的地。 然后,我们应用基因改进(GII)来控制这些部件的交付能力,最终测试这四种城市运程的概率。

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