无线Mesh网多速率冲突和干扰模型研究

针对Net Simulator(NS)仿真工具用于无线Mesh网(Wireless Mesh Network,WMN)的不足,提出简化的WMN链路多速率冲突和干扰模型,建立最大干扰节点数评估和干扰概率的计算方法,最终为NS2.26增加实用的远程节点干扰模拟机制。仿真试验验证该机制可有效模拟WMN链路特征。     

一种新的无线Mesh网路由协议

无线Mesh网SEE-Mesh提案中的按需多径路由算法HWMP存在效率低、扩展性不强等问题.基于先应式路由思想,结合分布与集中式路由的特点,将数据链路层的平面路由方法拉伸成类似于IP路由的多级路由框架,提出了一种新的Mesh网络多径路由协议WMRP.网络仿真与性能评估表明,新协议在多项性能参数上优于原协议,较大提高了执行效率及其可扩展性.     

基于蚁群优化算法的无线传感器网络路由协议

提出了一种基于蚁群优化算法的无线传感器网络路由协议RPBAA.该协议通过修改蚁群优化算法以适应无线传感器网络无全局标识、节点较少移动、资源受限等特性,提供了一种智能、动态、可扩展的多径选路传输方法来获取有效且健壮的通信,并通过全网能量均衡使用以最大化网络生命期,另外引入了数据分片机制来进一步优化选路效率.最后通过仿真验证了RPBAA协议的有效性和数据分片机制带来的好处.     

基于区域不相交的无线传感网任播路由算法

在无线传感器网络(wireless sensor networks, WSN)中采用任播技术可以均衡数据流及能耗。传统算法常采用节点不相交路由策略,但隐终端问题仍会造成任播路径间的传递碰撞。针对该问题,提出基于区域不相交策略的WSN任播路由算法。该算法采用扇形通道技术和基于不同时隙的区域不相交发送策略以减少任播路径传递碰撞问题。仿真实验数据表明,相比较节点不相交路由策略和最短路径优先区域不相交路由策略,本文算法在分组投递成功率和节点平均能耗上具有较好的性能优势,从而提高网络生存期。     

基于拓扑维护的自适应多信道OLSR路由协议

OLSR是一种应用于无线移动Ad hoc网络的基于链路状态机制的先应式路由协议。在OLSR中,网络拓扑的动态变化会使节点掌握的拓扑信息失效,从而导致路由表项不全,影响路由性能。针对上述问题,提出了一种基于拓扑维护的自适应多信道路由协议MOLSR-TM,该协议把拓扑维护状况感知和自适应算法引入OLSR,以调整HELLO控制消息的发送频率和邻居记录表、拓扑记录表的刷新频率。性能分析和仿真结果表明,MOLSR-TM能改善节点的拓扑维护状况,增强动态拓扑适应能力,提高数据成功率、端到端时延和网络吞吐率等性能。     

AD HOC网络中的一种QoS-AWARE多径路由协议

随着多媒体应用的不断发展,在Ad Hoc网络中提供QoS保证具有重要的意义.在研究节点拥塞、节点碰撞等本地信息对QoS路由影响的基础上,提出了一种在Ad Hoc网络中提供QoS保证的路由协议--基于本地信息的QoS-aware多径路由协议QAMR.该协议把带宽作为QoS参数,通过引入节点利用因子和路径利用因子来考虑可行路径处理能力问题和对业务的QoS保证.该协议的路由发现和路由维护算法是DSR协议的扩展.通过仿真和对比分析验证了QAMR协议无论在静态网络和动态网络,都具有很好的性能.     

无线Mesh网络公平感知路由算法设计与仿真

为了减小无线Mesh网络(WMN)路由的不稳定性,基于DSR提出了一种新的可预测公平感知路由协议算法(PFRP),利用MAC的网络状态信息传给网络层DSR路由代理,以便选择到目的地的拥塞和延时更小的最佳路由。此外,还综合考虑了通过统计和估计获得的链路可用带宽和节点队列负载容量等因素,相对于拥塞程度概念提出了一个新的路由准则"拥塞控制度"来表征网络节点传输的拥塞控制状态。大量仿真结果表明提出的路由算法体现了比DSR协议更好的网络流传输公平性及负载均衡性能,如延时和吞吐率。     

IWSN物理层防全双工攻击节点的多层Stackelberg博弈模型

针对工业无线传感器网络通信链路上存在的节点安全问题, 提出一种可抵御节点攻击的多层Stackelberg博弈模型。选择最佳协作干扰节点协同抵御全双工攻击节点, 将合法节点与攻击节点之间的对抗关系以及合法节点间的内部协作关系建模成多层Stackelberg博弈模型, 分析博弈模型的闭式均衡解; 设计分阶最优响应迭代算法求解Stackelberg博弈均衡。仿真结果表明, 所提的最佳协同干扰节点选择方案对攻击节点具有较好的干扰效果且节省能耗; 与其他功率控制模型相比, 所提模型可有效增加协作干扰节点的收益，提高协作的积极性。     

WSN中多跳均匀分簇路由算法的设计与仿真

针对传统LEACH协议的不足,提出一种改进的多跳均匀分簇路由（EMR：Equal-cluster-based Multi-hop Routing）算法。EMR算法从剩余节点中随机选择候选簇头,通过候选簇头的竞选半径和节点剩余能量来确定分布相对均匀的簇头,从而完成整个无线传感器网络的簇头确定,簇头之间采用以簇头节点剩余能量和链路传输代价的权值为依据的多跳路由协议。实验仿真结果表明,EMR算法相对LEACH协议、LEACH-E协议和MTE协议更有效地节省了节点的能耗,能显著地延长网络的存活时间。     

基于位置估计的井下无线传感器网络路由算法

井下无线传感器网络中的信标节点无法及时获得能源补充,能量水平总体偏低,结合井下网络的特点研究能降低信标节点能耗、延长信标节点服务时间的路由算法对井下无线传感器网络十分必要.通过对井下传感器网络的能量补充方式和节点移动特点的分析,提出了一种基于位置估计的多跳路由(position estimatebased multi-hop route,PEBHR)协议,该协议通过位置估计的方法帮助节点选择恰当的移动节点作为数据中继快速建立路由路径,从而由能量水平较高的移动节点承担主要的数据转发任务,减少能量水平相对较低的信标节点的负载,从而延长信标节点的生存时间.仿真结果表明PEBHR协议能够降低信标节点的能量消耗,有效延长信标节点的生存时间,有效解决井下节点能量不平衡的问题.     

覆盖网对域间路由可靠性的影响研究

覆盖网可以利用终端间的多路径路由提升Internet路由的性能和可靠性。如何选取高质量的覆盖网路径,并且准确地对其进行性能评估是有待解决的核心问题。对此,首先提出一种对覆盖网路由的评估方法,该方法从路由可靠性角度进行分析,运用可靠度(RD)这一指标,从多条覆盖网路径的分离度、长度、质量等方面进行综合评估。在此基础上,提出基于广度优先遍历队列(BFSQ)的分布式的启发式算法优化覆盖网多路径的选择。仿真结果表明该算法可以通过少量底层拓扑信息的获取,达到有效提升多路径覆盖网路由可靠性及性能的目的。     

基于事件驱动的无线传感器网络动态分簇路由算法

为了降低应用于突发事件监测的无线传感器网络的能量消耗,设计实现了一种基于事件驱动的动态分簇路由算法.在人体神经系统工作机制和传感器网络分簇路由协议的基础上,建立了基于人体神经系统的传感器节点模型,提出簇的生存时间和覆盖范围依据事件情况而动态调整,以有效提高数据融合性能,避免冗余分簇.仿真实验结果表明,该算法与TEEN相比消耗的能量更少,可以有效延长网络的生存时间.     

LLN中基于移动节点邻居探测的高效路由寻路算法

针对低功耗有损网络(low power lossy networks, LLN)移动性支持路由算法中移动节点(mobile node, MN)备选父节点集选取不合理、存在障碍物的中速场景下MN寻路不及时和路由度量单一等问题, 提出中速场景下MN邻居探测的LLN高效寻路(highly-efficient MN neighbor detection based pathfinding protocol for LLN, NDM-RPL)算法。提出链路质量检测机制, 通过计算安全阈值和危险阈值以便MN及时寻找下一个父节点(nextparent node, NPN)。其次, 提出基于变异系数的父本选择目标函数, MN选择NPN综合考虑了多种度量选出NPN。最后, 提出监听预选机制, 解决了备选父节点集选取不合理的问题。理论分析和仿真结果表明, NDM-RPL算法在MN能耗和控制开销等方面的性能均得到了有效提升。     

集中式网络拥塞控制的高效RPL路由协议

针对低功耗有损网络中采用博弈论的网络拥塞控制(game theory based network congestion control protocol, GTNCC)路由算法在路由构建过程中仅仅考虑无线链路质量不能使网络拓扑最优,以及在拥塞控制过程中由拥塞节点的子节点判断是否切换父节点不能快速高效地缓解网络拥塞等问题,提出一种基于多维度量结合的集中式网络拥塞控制(centralized network congestion control based on multi-metrics combination, CNCCMC)路由协议。首先,为了降低网络拥塞发生的概率,CNCCMC路由协议综合考虑了节点剩余能量、缓存占用率、无线链路质量和中继节点当前子节点个数等多维度量完成路由构建;其次,当检测到网络拥塞时,CNCCMC路由协议依据网络拥塞节点进行流量分析和判断的结果采取集中式的方式控制其子节点的切换;最后,在网络拥塞缓解过程中,提出一种“乒乓效应”避免机制。理论分析和仿真结果表明,与GTNCC路由算法相比,CNCCMC路由协议在降低网络拥塞发生的概率、延长网络平均生存寿命和提高网络吞吐量等方面的性能得到了有效提升。     

一种采用混合抗干扰方法的路由恢复机制

针对工业无线传感器网络中的干扰攻击问题,得出一种基于WirelessHART图路由的被干扰攻击节点路由恢复机制。通过干扰攻击检测方法获取被干扰攻击节点与干扰攻击区域,利用非协调跳频扩频技术生成被干扰攻击节点与周围节点的跳频序列,从而进行传统跳频扩频,对被干扰攻击节点进行再检测,结合路由代价与WirelessHART图路由算法将被干扰攻击节点恢复到网络中。仿真结果表明路由恢复机制能够帮助被干扰攻击节点消除干扰攻击影响,并在保证吞吐量的情况下成功加入到网络中。     

Multi-constraint quality of service routing algorithm for dynamic topology networks

An adaptive multi-QoS routing algorithm called AMQRA is proposed for dynamic topology networks, such as satellite networks and Ad-hoc networks. The AMQRA is a distributed and mobile-agents-based routing algorithm, which combines ant quantity system （AQS） with ant colony optimization （ACO） that is used in AntNet routing algorithm. In dynamic topology networks, the AMQRA achieves timely optimization for concave metric QoS constraint and fast convergence. The proposed routing algorithm is simulated in Iridium satellite constellation on OPNET. The results show that AMQRA not only outperforms the AntNet in convergence rate in dynamic topology networks but also can optimize concave metric QoS constraint and reasonably allot bandwidth to the load to avoid networks congestion.     

延迟容忍网络中基于社会属性的负载感知路由

延迟容忍网络中采用中心性作为路由尺度会使部分节点承载过多的网络流量。针对这一问题,提出了一种基于社会属性的负载感知路由算法。使用节点的介数中心性（betweenness centrality, BC）和相似性两个社会属性指标以及节点的负载状况作为选择中继节点的依据,避免了消息传播能力强的节点产生严重的拥塞,均衡了网络流量。仿真结果表明,该算法能够提高网络的交付比率,减小网络的开销。     

基于流量加权Betweenness提高网络容量的方法

在节点的发包速率和转发包速率都和节点度相关的流量模型中,研究了在基于跳数的最短路径路由策略下网络的容量问题.将Betweenness的概念进行了扩展,提出流量加权Betweenness的概念,使之更准确地描述在每个节点的发包速率各不相同的情况下节点可能承载的流量.并据此推导出适合于该流量模型的网络容量计算公式,同时指出在基于BA算法构造的scale-free网络中,在流量加权Betweenness值处在前5%至10%和前10%至15%的节点间加边的方法能显著提高容量.最后,通过仿真实验验证了该公式的正确性和该方法的有效性.     

卫星网络的数学模型和路由算法研究

对卫星网络路由算法研究中存在的问题进行了分析.建立了卫星网络的多约束数学模型,该模型表示了多约束条件下的最小代价问题.在数学模型研究的基础上,对多约束路由算法进行研究,得到一种多约束切换最优路由算法.该算法能够有效地降低路径的切换概率,能够提高计算效率,通过分析表明该算法具有较好的性能.     

LLN中基于环路避免的高效路由修复算法

针对低功耗有损网络(low power and lossy networks, LLN)中现有路由修复算法存在控制开销冗余、修复时延较大和路由环路等问题,提出一种LLN中基于环路避免的高效路由修复算法(highly-efficient loop-free based repair routing protocol for LLN,HLR-RPL)。该算法提出了3个优化思路:首先,采用一种修正后的面向目的地的有向无循环图(destination oriented directed acyclic graph, DODAG)信息请求消息(DODAG information solicitation amend, DIS-A),使得链路中断通告过程和寻路过程同时进行;其次,提出一种减少控制消息回复机制,避免所有接收到DIS-A消息的节点均回复DODAG信息对象消息;最后,提出一种链路中断节点的子节点切换机制,从而优化了网络拓扑。仿真结果表明,HLR-RPL算法在控制开销和路由修复时延等性能方面优于现有的路由修复算法,且能够彻底避免路由环路的产生。