OSPF协议的随机Petri网模型与性能分析

为了改进开放式最短路径优先(O SPF)协议实现的性能,该文深入分析了O SPF复杂的协议行为并建立了随机Petri网模型。同时提出了耗时过程的概念,并且从O SPF协议行为中提取出耗时过程,简化上述Petri网模型。最后利用工具SPNP进行了模拟分析。实验结果表明O SPF协议在不同的网络状况下具有不同的性能表现:当网络变化频繁时,O SPF协议的主要负载是路由计算;当网络变化平缓时,O SPF协议的主要负载是链路状态声明信息(LSA)检索。这样为提高O SPF协议的性能提供了定量分析方法。     

专用网OSPF链路摆动抑制算法

该文提出了OSPF(openshortestpathfirst)链路摆动抑制算法以克服由于无线信道误码率较高而引起的专用网链路摆动问题。该算法核心思想是在保证网络连通性的基础上,评估所有链路性能并对不稳定链路进行动态抑制。链路在被抑制的状态下不参加路由计算。仿真结果表明:在算法参数设置合理的情况下,链路状态广播更新数量和网络同步运行时间等指标可分别改善约35%和10%。OSPF链路摆动抑制算法简单可行,适应于专用网自身特点,可有效提高网络整体性能。     

基于ALOHA多址协议的水声传感器网络仿真研究

在水声信道长时延扩展、强多径干扰、强烈随机时-空-频变等恶劣传输条件下设计水声传感器网络多址协议是一项挑战性极大的任务.本文对ALOHA多址协议下水声传感器网络的性能进行仿真研究,首先利用网络仿真软件Opnet建立了ALOHA水声传感器网络模型,并分析了节点数目、数据包产生的平均间隔、数据包帧长等网络参数对网络性能的影响.仿真实验结果表明:根据负载、节点数等网络参数对数据包帧长进行适当设置,将可优化ALOHA网络的吞吐性能.     

MANET多信道多径路由的优化与仿真研究

由于现有多信道多径路由协议不能有效均衡信道与路径负载,所以在高负载MANET环境下网络性能较差。本文提出一种基于信道切换的多信道多径路由优化算法,该算法对不同类型分组进行自适应信道调度,通过限制网络控制报文的泛洪规模与动态切换数据报文的发送信道等策略,有效提高网络对信道与路径的综合利用。为了实现路由对信道切换,本文首先对NS-2进行可切换多信道拓展,仿真结果表明该算法能有效提高高负载MANET的性能,在丢包率、时延、吞吐量等方面均明显优于传统多信道多径路由。     

移动Ad Hoc网络多信道多径路由的优化与仿真研究

由于现有多信道多径路由协议不能有效均衡信道与路径负载,所以在高负载MANET环境下网络性能较差。提出一种基于信道切换的多信道多径路由优化算法,该算法对不同类型分组进行自适应信道调度,通过限制网络控制报文的泛洪规模与动态切换数据报文的发送信道等策略,有效提高网络对信道与路径的综合利用。为了实现路由对信道切换,对NS-2进行可切换多信道拓展,仿真结果表明该算法能有效提高高负载MANET的性能,在丢包率、时延、吞吐量等方面均明显优于传统多信道多径路由。     

基于Markov链的ZigBee网络媒体接入控制协议性能研究

为了优化Zig Bee网络媒体接入控制(Media access control,MAC)协议性能,提出一种基于饱和负载的MAC层信道访问机制。通过马尔科夫链对网络节点状态转化过程建模,对基于信道访问机制的网络吞吐量和节点能耗进行了数学分析。研究了网络参数NB、amin BE对节点信道冲突概率、网络吞吐量和能耗等性能的影响。分析结果表明:该模型准确地描述了基于饱和负载的Zig Bee网络信道访问机制,对协议参数进行合理的设置能够改进MAC协议吞吐量和能耗性能。     

VSAT卫星通信准时隙ALOHA-CDMA信道及其性能分析

提出了一种可用于具有大量用户的VSAT卫星通信内向信道的准时隙ALOHA-CDMA接入协议,并给出这种接入协议的信道模型.然后,分析计算了这种信道数据分组成功接收的概率和扩频码间干扰,并对其信道吞吐性能进行分析和仿真.仿真结果表明,这种系统可以显著提高信道吞吐性能和信道利用率.本文提出的准时隙ALOHA-CDMA信道,对于简化组网成本具有现实的意义.     

蜂群自组网双信道频率分集多址接入协议

提出了一种适于大规模蜂群自组网的双信道频率分集媒质接入控制(DCFD-MAC)协议。信道预约与数据分组传输分别在控制信道(CCH)与业务信道(DCH)进行,避免信道预约与数据传输碰撞,提高信道接入效率。同时,在信道预约过程中完成频道占用信息交互,网络节点自适应选择数据传输频道,实现数据频率分集并发传输,解决了网络隐藏终端与暴露终端问题,提升网络性能。最后,对该协议性能进行了仿真。仿真结果表明,该协议与传统MAC协议相比多址性能明显改善。     

多信道多接口智能路由协议研究

多信道多接口可以降低信道共用的干扰并且提高多跳无线Ad Hoc网络的吞吐量。提出一种信道分配与路由选择相结合的多信道多接口智能路由协议DMMR,DMMR综合考虑了链路生存时间、跳数以及节点距离。用LP标准,使路由选择标准在链路生存时间和最短路径之间取得均衡,这样选择的信道在移动环境中更加具有可靠性;用基于距离的信道选择算法选择信道,该信道选择算法首先估算节点间距离,根据估算到的距离选择合适的信道进行数据传输,从而提高信道的空间复用。和已经存在的路由协议相比,仿真结果表明在移动多跳Ad Hoc网络中该协议能够降低平均端到端延迟并且提高网络的吞吐量和包到达率。     

一种无线传感器网络动态多信道MAC协议

为了解决无线传感器网络内部节点干扰和外部Wi Fi网络干扰引起的服务质量下降问题,提出了一种动态多信道MAC协议DM-MAC.首先,通过3次握手机制和分布式计算方法为网络内节点分配初始信道.其次,构造拉丁跳频矩阵,节点根据初始信道号在矩阵中选取对应的跳频序列.在此基础上,利用状态转移图调整每个信道在跳频序列中的位置.当可用信道数量发生变化时,根据信道状态转移图生成新的拉丁跳频序列.最后,利用网络仿真软件NS2对DM-MAC通信性能进行分析.实验结果表明,与Mu CHMAC协议相比,DM-MAC能够有效地降低突发流量传输时内部节点间的干扰,以及外部Wi Fi干扰源对无线传感器网络性能的影响.同时,该协议改善了平均端到端延时和数据延时上限性能指标,提升了网络服务质量.     

基于非正交多址异构网的下行链路干扰协调优化技术

为了提升异构网络中边缘用户平均吞吐量性能,提出了一种基于非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)异构蜂窝网络的下行链路干扰协调优化方案。该方案通过小区范围扩展(cell range expansion, CRE)和几乎空白子帧(almost blank subframe, ABS)进行小区间干扰协调,并利用改进型量子进化算法(improved quantum-inspired evolutionary algorithm, IQEA)实现自适应CRE和ABS联合优化。仿真结果表明,基于NOMA的分组能有效提升异构网络边缘用户性能,且与非干扰协调方案相比,传统干扰协调方案和所提出的自适应干扰协调方案的边缘用户平均吞吐量分别提升了4.93 dB和5.48 dB;网络用户平均吞吐量分别提升了0.96 dB和1.01 dB;对数效用和分别提升0.13 dB和0.14 dB。     

一种层次型无线传感器网络安全认证方案

在阐述无线传感器网络及其安全问题的同时,重点对层次型无线传感器网络安全认证方案展开研究.先对无线传感器网络安全框架协议SPINS进行分析,指出其不足之处.为进一步提高网络安全性,借鉴网络安全技术(如IPSec,SET等)中综合采用对称密码技术和非对称密码技术的思想,将证书应用于传感器网络中.根据传感器节点低功耗的特点,对其证书结构进行重新设计,通过重构的证书实现了传感器节点的身份认证和数据源认证.理论分析和仿真实验结果表明,本方案与SPINS方案相比,虽然使网络性能有所降低,但使网络安全性能有很大提高,能够有效地解决层次型无线传感器网络安全认证问题.     

一种基于改进HMIPv6的移动网络路由优化方案

以支持NBS协议(NEMO basic support protocol)的移动网络为研究对象,针对移动性管理和路由优化问题,提出基于改进HMIPv6的移动网络路由优化方案.将HMIPv6与NBS整合并构建层次化网络架构,利用HMIPv6的区域化管理机制降低移动网络内的移动节点注册开销.对HMIPv6进行改进,设计全新移动网络路由优化方案,消除移动网络内部节点通信过程中所存在的冗余路由.分析结果表明,同NBS对比,本方案在额外数据包开销和移动管理开销方面具有显著优势.     

认知无线视觉传感网络机会传输的分布式跨层优化

为了充分利用空闲授权无线电频段和增强视觉信息的端到端传输质量,研究了认知无线视觉传感网络机会传输的跨层设计问题。在分析信道随机性和网络模型的基础上,把跨层设计问题表达为一个视觉信息峰值信噪比和网络平均传输时延的权衡优化问题。通过对该问题进行对偶分解和基于随机次梯度的求解方法,提出了一个分布式跨层传输优化算法。该算法不需要预先知道可用授权频段的静态概率分布,而通过节点在每个时隙中进行独立计算和局部信息交换使得上层视觉感知信息的压缩速率与底层链路机会传输自适应匹配,达到权衡优化问题的最优解,因此可以作为认知无线视觉传感网络的实用传输协议。仿真结果表明,该分布式算法能够快速收敛,并能获得与集中式最优化算法相似的性能。     

一种改进的AODV路由算法

为了进一步解决Ad Hoc网络拥塞,减小网络传输能量消耗,在AODV路由协议的基础上,利用随机早期检测,对该协议进行一系列的改进。根据当前节点中缓存的队列长度来确定不同方式回应RREQ以及综合考虑节点剩余能量和跳数,改进Hello包来节省路由能耗。仿真结果显示,改进后平均时延和丢包率降低,节能效果提高,延长了网络生存时间,提高了网络性能。     

基于ISCSI的用户控制与冗余存储的设计与实现

目前基于ISCSI网络存储的研究，基本局限于协议本身以及与其它协议的性能比较．为了给用户提供一种安全廉价的网络备份方式，在ISCSI协议的基础上，提出了Initiator端基于Windows平台的Target端以及Linux平台的ISCSI用户共享存储系统的设计方案及实现框架，分析了用户控制的要求，给出了可能满足要求的一种具体实现．在实现方案中，将磁盘冗余阵列技术与ISCSI技术相结合，提高了读写效率，增强了数据的安全性．实践证明，该设计有效可行．     

基于多维Hash链的无线Ad-hoc安全路由数字签名方案

为了解决目前无线Ad-hoc网络安全路由协议中的签名算法运算效率较低,从而导致可实现性较差的问题,借鉴多维Hash链的思想,提出一种数字签名算法,并基于这种数字签名算法,给出一套无线Ad-hoc安全路由协议的实例。该数字签名算法通过RSA(Rivest,Shamir,Adleman)体制中的模幂运算构造多维Hash链,形成公私钥对,对消息进行签名。通过减小模幂运算中指数的大小,达到降低运算量目的。实验结果表明:当密钥长度取1024bit时,该签名算法与RSA签名体制相比,运算量减小约20%,而其安全性依赖于RSA体制的安全性以及使用的Hash函数的安全性。该算法及协议使得无线Ad-hoc网络中路由安全的部署的可实现性得到一定的提高。     

考虑脆弱性的离散交通网络设计

针对交通网络中的脆弱单位进行优化是保证路网稳定运行的前提。为此,选择改进后能从多方面综合反映路网脆弱性的评价指标,分析了脆弱性指标和路段数、交通量之间的关系,并利用双层规划模型来描述考虑脆弱性的离散交通网络设计,其中上层模型以路网脆弱度最小化为优化目标,下层模型为用户均衡配流模型,通过设计遗传算法并结合Frank-Wolfe算法进行求解。算例结果表明,投资金额为300万元时,与以单一路段脆弱性为优化目标的方案相比,从路网整体角度出发提出的优化方案可将13条路段的脆弱度降低到理想值,而前者只有仅仅7条,并且此时该方案可将路网脆弱度降低38.5%,相比于前者多降低9.1%;分析还发现在OD（Origin-Destination,起讫点）需求越大的情况下,需投入更多的建设资金才能将路网脆弱度降低到理想值。     

基于群集运动智能的SDN业务传输优化技术

针对软件定义网络(software defined network,SDN)负载全局优化问题,受生物界群集运动的启发,以实现当前分布式全网状态感知、全局优化目标、区域自主协同为目标,研究了基于群集运动智能的SDN业务传输优化技术。为满足上层业务对网络传输性能的需求,根据传输时延、网络吞吐量等性能指标,在多目标优化约束条件下,通过业务聚类定义针对各业务的平稳流,并将平稳流内共同协作的节点相结合定义为平稳流协作场。协作场内的节点通过收集网络状态信息并在协作场内共享,实现网络状态的快速感知及决策。协作场之间各个平稳流以不同的带宽、时延等网络传输需求运行,使得平稳流获得了确定的资源抢占成功率,从而以稳定速率传输。针对基于平稳流的业务传输优化技术,给出了基于群集运动协同方式的流量工程处理体系和业务优化方案,并对该体系下群智节点的感知认知、业务聚类分析、平稳流协作场构建、协同智能决策优化方法、优化流程、节点架构等进行分析阐述。