高损耗无线网络中基于网络编码的广播重传策略

利用网络编码减少无线传输信息量的原理,结合高损耗无线广播丢包特点,提出多接收节点情况下网络编码组合重传的方法,给出基于网络编码的高损耗无线网络广播重传策略。通过对广播节点保存的信息接收情况矩阵进行丢失概率排序得到新的接收情况矩阵,再按照基于网络编码的多节点编码组合定理寻找满足可解性条件的丢失包组合。对于广播节点,将丢失包组合存入发送序列,进行编码组合,广播发送;对于接收节点,得到编码组合包,进行解码操作,解出丢失包。理论分析结果表明：策略中的编码信息包在所有接收节点具有可解性,可以达到重传目的。模拟测试表明：不同的节点丢包率和广播接收节点数目下,与逐个重传的策略相比,发送次数显著减少。尽管节点需要更大的计算能力,但是可以接受,策略可行。     

一种基于虚拟目的节点的VANET可靠单跳广播机制

在车载自组网(VANET)中,单跳广播通常是紧急警告消息传播的基本机制.针对传统IEEE 802.11单跳广播存在的不可靠性问题,提出了一种基于虚拟目的节点的可靠单跳广播机制VDB-ROBS:广播节点对实时接收的数据帧进行统计分析,从邻居节点中选择一个合适的节点作为虚拟目的节点,然后广播节点将与这个虚拟目的节点进行单播传输,同时其他邻居节点仍然将单播帧视作传统的广播帧接收.这种机制使得广播传输能够利用单播中的RTS/CTS、ACK、重传和竞争窗口调整等多种修复和自适应机制,有效地提高了单跳广播的可靠性.仿真结果表明,VDB-ROBS相比传统的IEEE 802.11单跳广播机制和基于概率的可靠单跳广播机制,能够提供更可靠的单跳广播通信性能.     

城市车联网中紧急消息的快速广播路由研究

研究了车载自组织网络(VANET)中紧急安全消息的多跳广播协议,针对城市场景的特点提出了一种基于最小期望剩余时延转发的广播算法(BP-MEDF).该算法综合考虑了信号衰落、排队时延、广播干扰和车辆快速移动等因素,提出基于最小期望剩余时延的中继优选模型,结合城市道路的静态和动态路由属性,协议规定发送端首先指定最佳中继快速转发消息,当指定的中继转发失败时其他接收节点协作转发以确保路由可靠性.通过NS2仿真表明,相比于传统的协议, BP-MEDF在满足一定广播可靠性的前提下,降低了广播时延,具有更高的广播效率.     

Ad hoc网络中一种基于邻节点时间安排的多址接入协议

为了提高Ad hoc网络信道资源的利用率,提出一种基于邻节点时间调度信息预约通信时间片段的介质访问控制(MAC)协议--NSBMA(Neighbor-Scheduling-Based Muhiple Access)协议,节点根据其邻节点的时间调度信息,调整时间片段的接收和发送状态值,并根据发送状态值(接收状态值)判断时间片段能否用来接收(发送)数据,使邻节点发送数据不影响本节点发送时间片段的选择.仿真结果表明,NSBMA协议比MACA和TRAMA协议在更大程度上解决暴露终端问题,提高了网络吞吐量.     

无线传感网抗DDoS攻击的广播认证协议研究及应用

为了提高无线传感网络（WSN）广播认证抗DDoS（distributed denial of service）攻击的性能,构建了一种基于DBP-MSP和安全路径检测机制的广播认证协议.通过引入puzzle的难度等级k,合理控制广播节点的广播能耗;通过引入广播状态表,接收节点验证发送节点的puzzle解答,基于这种弱验证排除虚假数据包,防止了针对广播认证协议的DDoS攻击.性能分析表明：在无线传感网中,基于DBP-MSP（dynamic bit pattern-MSP）和安全路径检测的广播认证协议不仅具有抗DDoS性能,还能解决一般MSP（message specific puzzle）协议要求广播节点具有较强计算能力、充足的能源供应、较多的内存资源的问题,扩大其在一般无线传感网中的使用范围.     

含裂纹结构的区间局部正交无网格伽辽金法分析

为了解决含裂纹结构中因材料特性和载荷的不确定性因素给结构设计及计算带来的困难,基于区间数学理论,结合了摄动法、内积空间及无网格伽辽金法,提出基于局部正交的区间无网格伽辽金法。该方法在计算过程中只需节点信息,无需单元信息,采用局部加权正交基函数作为基函数,其导数形式简单且具有通式,又可避免矩阵A(x)求逆,编程简单,并推导出区间局部正交无网格平衡方程,利用区间参数摄动法求解平衡方程,还详细推导出区间J积分公式,并将其应用到含裂纹结构的不确定性问题中,通过算例验证了本方法的正确性和有效性。     

高效的匿名VANET内部不端节点隔离协议

发送伪造路况消息的内部不端节点攻击是车载自组织网络(VANET)中的重要安全问题,而VANET中节点的隐私保护需求给解决这一问题带来难度。该文提出了一种在匿名VANET中隔离内部不端节点的协议,能够有效减小伪造路况消息给网络带来的威胁,在保护网络节点隐私的同时保证网络安全性。理论分析和仿真实验表明:该协议可以较低的代价,在匿名VANET中快速、准确地隔离内部不端节点,在这些节点被永久回收前为网络提供安全保障,并为权威机构最终回收这些节点收集证据。     

基于被动式移动架构的室内机器人二维定位方法

针对目前室内定位系统技术成本高、使用环境要求高和算法复杂等问题,设计了一种基于被动式移动架构(passive mobile architecture,PMA)的定位系统.在同一平面内共安装5个超声波节点,机器人充电桩安装2个发送节点(2 transmitting nodes,2T),机器人安装3个接收节点(3 receiving nodes,3R),建立2T3R-PMA测量模型,利用到达时间差(time difference of arrival,TDOA)方法测量各发送节点与接收节点间距离,通过测量模型计算得到机器人在机器人充电桩二维坐标系中的位置信息(x,y,θ)T.分析了定位系统的误差来源,并采用分段抛物线插值与温度补偿算法对误差进行了修正.实验结果表明,测量平均定位误差不超过2 cm,验证了系统的实用性.     

车载自组网中基于分布式TDMA的协作数据重发方法

为进一步利用车载自组网中分布式TDMA的节点空闲时隙资源,提出了一种分布式协作数据重发方法,即协作分布式TDMA(cooperative distributed TDMA,Co-DTDMA)方法.利用无线信道的广播特性与分布式TDMA的信道访问确定方式,Co-DTDMA中的信息交互过程能够以一种有序和确定的方式进行,在节点未成功发送数据时,附近的邻居节点利用自身空闲时隙进行协作数据重发,从而在不影响正常数据传输业务情形下,传输失败的数据拥有更多的发送机会.上述协作重发不依赖于中心节点,以分布式方式执行,因而适应车载自组网的应用场合.理论分析与仿真结果表明,Co-DTDMA显著提高了数据包发送成功概率,降低了数据包传输时延和丢包率,显著提高了网络可靠性.     

流体-结构相互作用中气动发散边界的区间分析方法

研究流体-结构相互作用问题中存在不确定性参数时的气动发散问题.使用区间变量描述不确定性参数,结合区间扩张理论和Taylor级数展开,提出了确定发散马赫数区间的非概率区间分析方法.该方法只需要知道不确定参数所在范围的界限,而不需要其他概率信息.以平板发散问题为例,将区间分析方法与概率方法的结果进行了比较,由非概率区间分析方法得到的发散马赫数区间比概率方法得到的要宽,由此可给出更为安全的设计信息,这表明区间分析方法是可行并有效的.     

无线网络中最小能量的协作广播算法研究

基于协作传输中的最佳功率分配,提出一种修正的积累递增广播算法(MCIA),该算法允许多个节点同时传输信息到网络中的其它节点,减小广播信息所需的总发送功率.并且给出了分布式MCIA.分布式MCIA仅需要一跳范围内节点的信息,可以自适应决定协作传输节点的数目.仿真结果表明就总的发送功率而言,MCIA优于已有的广播算法.并且,分布式MCIA能够取得近似集中式MCIA的性能.     

水下传感器网络中避免时空不确定性影响的MAC协议

水下传感器网络中时空不确定性严重,控制报文易发生冲突.时隙预约类MAC协议中控制报文发生冲突的概率较大,且节点位置变化会给报文接收带来不利影响.在此基础上提出了一种预设收发时间的水下MAC协议——PC-MAC.在PC-MAC协议中,考虑到发送节点位置可能出现变化,接收节点将预先设定接收报文的时间窗口,发送节点以接收窗口为依据,计算报文的发送时刻,从而避免报文冲突.仿真实验表明,根据网络的数据流量合理设定PC-MAC协议的参数,可获得较为理想的网络性能.     

凸方法和区间法在可靠性设计中的对比分析

基于对区间非概率可靠性模型和凸集非概率可靠性模型下的非概率可靠性指标的对比分析,通过理论推导和图形分析得到两种方法下的非概率可靠性指标具有一致性,即区间法非概率可靠性指标认为可靠,基于凸方法的非概率可靠性指标必然认为可靠,但反之则未必成立.基于区间法比基于凸方法的非概率可靠性指标对可靠性的判断偏保守,从而得到凸方法是一种更符合实际工况的非概率可靠性计算方法等结论,同时通过对两种方法的非概率可靠性指标的数值算例结果进行比较,也验证了这一结论.     

一种基于QR分解增强安全性的DSN密钥配置方案

提出了一种基于矩阵QR分解的分布式传感器网络密钥生成配置方案.在该方案中,节点广播的是标识符和正交Q矩阵的行向量而不是密钥本身,攻击者无法获取明文密钥信息;节点在收到其它节点发送的密钥建立信息后再进行正交性验证,进一步增强了网络的安全性.     

基于改进BERS算法的移动自组织网络能耗及时延优化

针对移动自组织网络中传统的阻塞扩展环形搜索方案时延及耗能过多的问题,提出了一种基于路由节点泛洪终止的移动自组织网络(Mobile Ad hoc Network,MANET)阻塞扩展环形搜索方案.首先,源节点广播路由请求(RREQ)接收到路由应答(RREP)或生命周期结束时转发数据包;其次,为数据包设定一个单位时间的延迟以避免END指令和数据包之间的冲突;最后,中间节点根据接收到的不同消息类型执行不同的行动,如果识别出路由节点,则以当前跳数发送RREP(即Hr)给源节点,否则开启泛洪、重播RREQ.仿真实验验证了所提方案的有效性及可靠性.仿真结果表明,所提方案不仅降低了MANET的时延和能耗,同时很大程度上节省了总成本.     

区间阻抗下的多路径交通分配

为了研究区间阻抗下的多路径交通分配,首先定义区间阻抗下节点与路径的鲁棒成本;然后在鲁棒成本概念基础上建立鲁棒最短路模型,并重新定义了区间阻抗下的有效路径;接着依据有效路径集的鲁棒成本,改进Logit模型,确定每条有效路径的选择概率,由此得到多路径交通分配结果。并用一个算例对本研究提出的方法进行了验证,结果合理有效,且具有实际应用意义。     

由接收节点控制握手的一种脉冲超宽带网络MAC协议

脉冲超宽带系统通过发送宽度极窄的脉冲进行通信,因没有载波调制,所以基于载波侦听方式的MAC协议不适用于IR-UWB系统.针对常用的UWB MACAW MAC协议在网络负荷较大时RTS/CTS握手失败概率大的问题,提出了一种先由接收节点传送FI帧指示其处于空闲状态,然后发送节点再进行握手的UWB-RI MAC协议,以增大握手成功的概率.通过给出的UWB-RIMAC协议数据收发的详细流程,分析了FI帧广播间隔的取值,说明其对QoS的支持;最后仿真比较了UWB-RI MAC和UWB MACAW MAC的性能.     

高密度节点部署条件下WSN时间同步优化方法

在第三方参考广播协议的基础上,提出了一种基于节点密度的时间同步协议.该协议利用节点同步消息取代第三方广播消息,减少了消息发送数量.时间同步中每个节点只需发送两个数据包,通过消息夹带增加时钟调整的参考点来提高时间同步的精度.从理论上证明了同步精度与节点密度之间的关系;通过对比实验验证了协议的正确性和有效性,进而证明了同步精度随节点密度的增加而提高.     

LAB:Ad Hoc网络中的位置辅助动态广播协议

为了改进移动Ad hoc网络中的广播性能,提出了节点位置信息辅助广播协议(LAB). 使用LAB的节点收到广播分组后,首先将发送节点周围的区域分成正方形的网格,然后根据节点位置信息从中找出适合进行分组转发的网格,并根据自己的位置决定转发策略. 通过仿真将该方法与其他3种有代表性的算法进行了比较. 结果证明:LAB以较少的开销获得了较高的分组送达率和较短的端到端延迟时间.     

基于度-负载联合偏好的无标度网络局部路由策略

提出了一种无标度(scale-free)网络上的自适应局部路由策略.发送节点根据每个邻居节点当前负载与其发送能力的关系,自适应调整向该邻居节点转发信息包的概率.此概率与每个邻居节点度的α次方成正比,α是可自适应变化的偏好因子,由节点度以及负载联合决定.当节点负载小于发送能力时,增大其偏好因子;反之,则减小.这样使得整个网络业务量较小时,可以优先把业务转发往度较大的节点,从而使信息更快到达目的地;而业务量较大时,将业务分散处理,避免在度大的节点处拥塞,使得所有节点的发送能力均能得到充分利用,从而提高了整个网络的业务承载能力.仿真结果表明,本策略有效地提高了网络容量,并且降低了网络中信息包的平均传输时延.