基于链路质量的无线传感器网络路由量度研究

选择合适的路由量度对于提高无线传感器网络的路由效率而言至关重要.综述了现有无线网络几种典型的路由量度,并通过实验研究,发现了无线传感器网络的通信链路存在着高丢失率、非对称性等特点;进而分析了采用传统单一的路由量度方法在设计无线传感器网络路由协议时存在的不足;通过定义链路连接门限β,提出了一种基于Hops与ETX相结合的混合路由量度方法;将此路由量度方法应用于AODV协议中,仿真结果表明所提出的混合路由量度是一种高吞吐量,低丢失率的量度方法,能够为无线传感器网络高效路由协议的设计提供有价值的参考.     

基于链路状态感知的跨层协议设计与仿真

无线Ad Hoc网络中,TCP拥塞窗口增长速度过快是导致链路冲突和路由失效频繁的主要原因之一,针对此问题,在前人研究基础上,提出一种根据链路冲突状态自适应调整TCP窗口增长机制和路由失效判决策略的跨层协议设计方法.仿真结果表明,该跨层协议能显著的提高系统的吞吐量并减小网络时延,而且能适用于不同拓扑和不同负载的网络.     

基于链路通信效率的高能效路由转发策略

无线传感器网络使用短距离无线通信技术实现节点间的数据通信,该技术的物理特性决定了网络的真实链路行为具有较大的随机性,这种随机性往往导致网络数据丢包,并影响路由转发的性能表现。针对这个问题,在有损链路模型下深入分析了链路通信效率,总结出一维线性网络整体通信效率与包接收率、链路通信距离之间的关系,基于此,提出一种以链路通信效率为转发依据的高能效路由转发策略。通过仿真实验验证该策略在有损通信链路下有更好的能效性和鲁棒性。     

战场环境下移动自组织网络的单向链路研究

移动自组织网络路由协议多是基于双向链路提出,而单向链路在战场环境下普遍存在,严重影响着网络性能。分析了应用于反应式路由协议的几种解决单向链路的技术,提出了黑名单混合反转路径搜索的路由方法,仿真实验表明该策略显著提高了分组递交率,相对于纯粹黑名单和反转路径搜索方法有着明显的优势。     

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。     

基于CDMA方式的跨层AODV协议性能评估

在多跳Ad hoc网络中,CDMA方式便于向路由等上层提供物理链路信息,所以以链路质量作为参考量度,将其引入到路由建立、路由维护、本地管理等重要环节中,可以跨层设计新型AODV路由协议。分析和仿真表明,改进后的AODV协议提供了更合理的路由机制、节约了网络节点能量。     

传感器网络中基于链路层服务的最短路由算法

无线传感器网络中,链路通信质量随时空变化很大,并且有5%-15%的非对称链路存在。链路层服务不但可以发现邻居传感器节点,测量和预测邻居节点间的链路通信质量,而且还提供链路数据转发机制来减轻单向链路对其它协议的影响。利用链路层服务,采用分布式最短路由路径建立算法,为每个传感器节点建立了到汇聚节点的最短路由路径,然后从理论上分析了该算法的性能,最后在无线传感器网络模拟器TOSSIM上进行了模拟。实验结果表明,基于链路层服务的最短路由路径建立算法,不仅可以有效地避免建立断路由路径,还可以充分利用单向链路来建立更短的路由路径,有多于15%的传感器节点建立了更短的路由路径,路由跳数也减少了14%-100%。     

基于XOR选择重传ARQ的网络编码多播路由算法

针对XOR选择重传ARQ协议,提出了一种基于网络编码的多播路由算法,有效地恢复链路传输错误。该算法分为两种情况：一是信源发送正常的数据包,在信源节点与各接收节点之间建立多播路径族,并考虑不同路径族之间链路的共享;二是信源发送XOR数据包,搜索信源节点到各接收节点的最短路径,并考虑最短路径之间的链路共享。仿真结果表明,该算法有效地提高了网络吞吐量,在资源消耗方面较传统的多播路由算法有更好的表现,非常接近基于网络编码的最小费用多播算法。数学分析表明,该算法的复杂度远小于最小费用多播算法。     

面向多媒体业务的MANET多尺度稳定链路模型

分析了影响链路稳定性的重要因素,并将其分为任务管理、拓扑管理和信道质量3类因素。在此基础上,提出了一种多尺度稳定链路模型,将此3类指标输入到多属性多权重的中间模块中进行权重分配和加权平均,最终形成综合指标,用以指示链路稳定性。同时利用卡尔曼滤波对模型中检测值进行预测分析,提升模型的稳定性和可靠性。最后,采用本模型对优化链路状态路由协议的路由选路策略进行了优化设计,并在QualNet环境下进行了仿真。仿真实验表明,改进后的协议在报文接收率、吞吐量、端到端时延等方面都有一定的提升,有效地提高了对多媒体业务的服务质量保证能力。     

高吞吐量低时延太赫兹超高速无线网络MAC接入协议

针对现有能够应用于太赫兹超高速无线网络的能量和频谱感知的媒介接入控制(energy and spectrum aware media access control, ES MAC)及IEEE802.15.3c协议存在的时隙申请量未及时更新、超帧结构不合理及分配时隙时未合并同一对节点之间的时隙请求等问题,提出了一种高吞吐量低时延MAC(high throughput low delay MAC,HLMAC)协议。通过设计一种新的超帧结构,使节点及时得到时隙分配信息,大大降低数据接入时延;通过更新时隙请求量和合并同一对节点的时隙请求,增加了数据发送量,提高了网络吞吐量。理论分析表明了HLMAC协议的有效性,仿真结果显示它比ES MAC协议增加了65.7%的网络吞吐量,同时降低了30%的接入时延。     

能量有效的无线传感器网络可信路由协议

如何更有效地利用节点有限的资源是无线传感器网络研究的热点之一。提出的能量有效的可信路由协议(energy efficient reliable routing protocol, EERRP),采用了一种能量均衡策略,使网络中的能量均衡消耗,将网络生命周期最大化。同时,EERRP引入了信誉评价机制,通过节点在数据传输过程中对其他节点行为的监测以及信誉传播,使数据在通信过程中能够尽可能地避开问题节点到达目的节点,达到可信数据传输的目的。通过在NS仿真平台对EERRP进行测试与验证,并将其与传统路由协议进行比较,证明EERRP在网络能量有效性和数据可信传输方面具有明显优势。     

想定环境中无人机AdHoc网络仿真研究和实现

根据无人机和Ad Hoc网络的特点,基于Visual C#.Net开发工具,设计和实现了无人机通信仿真系统UCSS。UCSS以无人机为通信节点,以Ad Hoc网络为组网形式模拟动态空基信息传输网络。提出了节点平均连接度和消息成功接收率的网络评价指标,以FSR协议为例分别做了与GloMoSim的对比实验和想定环境中的仿真实验。实验结果表明UCSS的有效性和优越性,战场环境对路由协议的效率有较大影响,这些数据为无人机通信技术提供了重要的参考。     

无线传感器网络中能量多路径路由协议的优化

以增加实时性、延长无线传感网生存期为目标,在能量多路径路由协议的基础上,提出了改进方法。原协议是在多条路径中选择能耗最低的作为最优路径,由于其通信能耗的计算涉及到节点的剩余能量,导致计算结果会偏离实际能耗,选择的路径会与实际最优路径不一致。改进的算法计算出路径的实际能耗,用跳数作为度量实现网络实时性的控制,选择较低实际能耗、较高节点剩余能量和具有实时性的路径作为最优路径。研究表明,该协议在选择路径时充分考虑到节点剩余能量,有助于均衡消耗整个网络能量,具有实时性,可以降低数据传输延时,提高传输效率。     

Link reliability based hybrid routing for tactical mobile ad hoc network

Tactical mobile ad hoc network （MANET） is a collection of mobile nodes forming a temporary network, without the aid of pre-established network infrastructure. The routing protocol has a crucial impact on the network performance in battlefields. Link reliability based hybrid routing （LRHR） is proposed, which is a novel hybrid routing protocol, for tactical MANET. Contrary to the traditional single path routing strategy, multiple paths are established between a pair of source-destination nodes. In the hybrid routing strategy, the rate of topological change provides a natural mechanism for switching dynamically between table-driven and on-demand routing. The simulation results indicate that the performances of the protocol in packet delivery ratio, routing overhead, and average end-to-end delay are better than the conventional routing protocol.     

性能优化的认知无线电网络安全路由选择算法

针对认知无线电网络可用频谱动态变化的特点和认知节点存在有意或无意丢包干扰问题,将跳数最少、鲁棒性强和路由安全等级高作为路由选择标准,提出了一种路由选择算法。跳数最少可简化数据传输过程;鲁棒性强可保证在可用频谱动态变化时,数据稳定传输,提高网络吞吐率;路由安全等级高可以减少由于转发节点存在的有意或无意干扰而引起的数据包丢失。给出了算法的具体实现步骤,理论分析和仿真实验表明该算法是高效和可行的。     

Dynamic Routing Protocol for Computer Networkswith Clustering Topology

1.INTRODUCTIONTheroutingdecisionorselectionisoneoftheimportantresearchissuesinthenetworkfields.ItisoneoftheprincipalfunctionsofthenetworklayerorinternetlayerintheISO-OSIprotocolarchitecture.Theperformanceofroutingprotocolisrelatedtothethroughput,averagemessagedelayreliabilityandtransferableefficiencyofthecommunicationsubnetworks[4,8].Untilrecently,thevariousplanned(non-hierarchical)routingalgorithmsforthecomputernetworkshavebeenstudiedextensively,andthehierarchicalroutingtechniquesforth…     

无人机自组网中基于蚁群优化的多态感知路由算法

无人机自组织网络具有节点移动性强、网络拓扑变化快、数据交互频繁、应用环境复杂等特点, 采用传统的路由算法会使该网络在传输延时、丢包率、路由开销等方面性能均较差, 以至于无法为多无人机协同执行任务提供有效的通信保障。为了解决该问题, 提出一种基于蚁群优化的多态感知路由(ant colony optimization based polymorphism-aware routing, APAR)算法。该算法将蚁群算法与动态源路由算法相结合, 通过感知路径长度、路径拥塞度和路径稳定性, 计算出由路由发现过程得到路径的信息素水平, 并将其作为选路标准, 经过改进的信息素挥发机制也被引入该算法。同时, 根据无人机编队的变化做出合适的调整, 以保证其网络性能不下降。仿真结果表明, 与其他经典算法相比, APAR算法提高了数据包成功传输率, 降低了平均端到端延时, 减少了路由开销, 且在战场环境下有较高的可靠性。     

一种新型Ad hoc网络分簇路由协议

分簇路由协议能够提高系统性能,但也存在不足之处,维护簇结构需要复杂的簇选择算法,带来簇结构维护开销。提出了一种新的Ad hoc网络分簇路由协议,该协议利用簇的层次结构,并采用基于异常度的簇结构调整方案提高簇结构稳定性,减小路由协议开销。分析和仿真表明该协议具有控制开销小、网络性能高的特点。

Abstract：

The clustering hierarchical routing protocol have been developed to increase the system performance.Hierarchical structure has inevitably brought some drawbacks,maintaining the hierarchical structure needs more complicated cluster heads selection algorithm,which may result in the cost of maintaining cluster structure.A novel clustering structure based routing Protocol for ad hoc network was explored.It could reduce the route cost by adopting the hierarchical structure and could improve ad hoc network stability by introducing a configuration strategy based on ＂Exception Degree＂.Analysis and simulation show that the protocol is characterized with its low maintenance costs of routing and high network performance.     

多速率敏感无线多跳网中最小化延迟多播路由

针对物理层提供的多速率传输特性,研究了最小化多播延迟的问题。其主要思想是上游节点将对数据包的一次低传输速率广播换成若干次传输速率不同的广播,达到最小化多播延迟的目标。首先将该问题模型化为一个最优化问题,然后提出了一个分布式最小化延迟的多播路由DMDMR算法,并且证明了该算法能够取得最优值。大量模拟实验结果表明,与上游节点对数据包只进行一次广播的经典技术相比,DMDMR算法可降低多播延迟17%以上。     

基于战术互联网环境的自组织网络路由协议性能仿真与评估

战术互联网条件下的网络应用环境与民用网络相比，具有其特定的拓扑连接关系、移动方式和流量特征，而上述特点对于路由协议性能评估结果影响较大，针对应用背景结合路由协议评估体系，对自组织网络路由协议性能进行了仿真与评估，并得到如下结论：战术互联网环境下，移动性对路由协议的影响小于网络负载对协议性能的影响；同时，先应式路由协议比反应式路由协议更适合在网络负载较大的战术互联网环境中使用。