基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法

为采用定向天线的特点解决无线自组网中节点异构、能量有限、带宽受限的问题,提出了一种基于定向天线的异构无线自组网拓扑控制算法K-DRNG.该算法包括三个阶段:信息收集阶段,节点控制发射功率,通过扇区转换机制收集邻域拓扑信息;拓扑构建阶段,节点根据链路权重和节点剩余能量构建定向邻近图;拓扑优化阶段,构建初始拓扑子图及添加或删除方向性链路,确保生成拓扑的双向连通性.仿真结果表明,算法能够降低网络中的节点平均能耗,提高无线资源空间复用性,改善网络性能.     

基于k边连通最小生成子图的网络拓扑管理算法

可移动社区依托于移动自组网,其特征决定了社区网络的临时性通信范围的有限性以及网络拓扑结构的高度动态性.利用图论的理论和方法,提出了一种基于k边连通最小生成子图的网络拓扑管理算法,算法以能量消耗等因素衡量链路的代价值,通过减少高代价的冗余链路来优化拓扑结构,能够较好地适应可移动社区拓扑管理的需求.实验结果表明:该拓扑管理算法有效地减少了网络整体能量损耗,延长了网络的生命周期.     

基于有向通信网络的链路重要性评价方法

为了方便分析有向通信网络的链路重要性,提出一种基于有向通信网络的链路重要性评价方法.该方法首先利用每条子链路的传输概率计算出各链路的信息量,并且将其作为链路权重值;然后利用提出的链路计算方法,寻找出初始节点与目的节点全部传输路由,将每条链路中的子链路分别进行对应的加权后求和得到各链路总权重值,并将总权重值取倒数得到链路的评估系数,依据所定义的链路重要性,通过每条链路的评估系数对链路进行重要性评价.计算实例表明,该方法能有效地对通信网络链路的重要性进行评价,具有一定的有效性和实用性.     

认知无线电网络中保证服务质量的优化路由协议

基于路由与频谱管理的依赖关系,提出了一种频谱自觉地满足不同业务服务质量需求的优化路由协议.首先建立网络模型和优化分析,定义了链路度量和路径度量指标,路由协议选择端到端时延最小的路径,最大化网络吞吐量.然后提出了子频段和路径联合优化选择算法,对实时业务优先选择带宽抖动小和切换时延小的子频段及下一跳;对尽力传递业务优先选择带宽大的子频段及下一跳.最后提出频谱自觉的路由维护,通过局部频谱调整算法稳定路径不变,保证业务服务质量.仿真结果表明：该路由协议能满足业务服务质量需求,优化网络资源使用,减少数据包丢失,提高网络吞吐量.     

利用往返时延抖动的网络拓扑推断算法

为了克服基于端到端单向时延的拓扑推断需要时钟同步及节点间合作的限制,提出了一种利用往返时延抖动的拓扑推断算法.首先定义了四元组列车,其由4个长度相同的ping分组组成,4个ping分组组成2个相邻的紧接分组对,2个紧接分组对的目标地址相同.在空间独立性、时间独立性的条件下,通过四元组列车测量获得的往返时延抖动可以计算节点间的相关性,再根据节点间的相关性便可推断节点间共享链路,从而推断出网络拓扑.理论分析与仿真结果表明,所提算法的收敛速度高于基于端到端单向时延推断拓扑法,并且只需要一个测量节点.     

空间信息网中的FSO/RF通信技术

 空间信息网是以多种空间平台（如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等）为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多,通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术,分析了空间信息网中微波射频通信（RF）、自由空间光通信（FSO）和FSO/RF混合通信技术。分析表明,星-星链路适合FSO通信,但对于受天气影响严重或定位困难的其他类型链路,FSO/RF混合通信更具有优势。提出了空间信息网中基于大数据预测的FSO/RF自适应切换通信技术的开放思路。     

基于往返时延的网络拓扑推断

为了减少拓扑推断中采用单向性能参数需要多个节点合作的限制,提出了一种基于往返时延的拓扑推断算法,设计了网络拓扑推断中的往返时延测量方法,基于往返时延的拓扑推断不需要时钟同步及目标节点的配合.从理论分析了基于往返时延推断网络拓扑结构的可行性和正确性,并通过NS2进行了仿真实验.仿真结果表明,基于往返时延的推断算法能够较准确地推断网络的拓扑结构,与基于单向性能参数的拓扑推断算法相比,基于往返时延的拓扑推断算法受到的限制较少.     

具有动态拓扑和不同时延的二阶多智能体系统的一致性分析

针对多智能体系统一致性问题在实际中的广泛应用,研究了动态拓扑网络下具有不同通信时延的二阶多智能体系统的一致性问题,基于代数图论、不等式方法给出了系统达到静态一致的充分条件,并且表明系统状态的一致性与通信时延的大小无关.最后通过仿真实例证明了结论的有效性.     

卫星网络中基于蚁群优化的概率路由算法

为了提高空间信息传输的有效性和可靠性,针对传统蚁群优化(ant colony optimization,ACO)容易造成最优路径负载过重而发生拥塞的问题,提出了一种基于蚁群优化的概率路由算法(ant colony optimization based proba-bilistic routing algorithm,ACO-PRA).根据卫星网络拓扑动态周期时变的固有特点,将拓扑周期均匀分为若干个时间片,形成基于不同时间片的卫星网络拓扑连通图;根据网络拓扑连通图,将星间链路带宽和链路容量引入到目标函数中,建立时延最小的优化模型;根据蚁群算法的节点概率函数选择下一跳节点,进而找到一条能同时满足时延带宽和链路容量要求的最佳信号传输路径.仿真结果表明,提出的基于蚁群优化的概率路由算法不仅能够降低平均端到端时延和丢包率,而且能够有效地提高网络吞吐量、平衡网络负载.     

多发送端拓扑结构中网络链路延迟推断方法

为检测多发送端拓扑结构中网络内部延迟情况,在充分利用路径延迟数据的基础上,提出一种简单易行的网络链路延迟分布推断方法。在满足网络平稳性、网络链路延迟的时间独立性和空间独立性的假设下,将复杂的多发送端拓扑结构的网络分解成多个简单的单发送端拓扑结构的分解单元,采用最大似然估计法并按照分解单元所含链路个数的升序推断各分解单元中的网络链路延迟分布,使得分解单元中的数据流共享链路延迟分布的真实值和估计值之间的差异逐渐减小。研究结果表明:采用该方法能有效推断出复杂的多发送端拓扑结构中网络链路延迟分布情况,与最小方差权值平均方法相比,具有较高的精度。     

空间信息网络的改进路由算法研究

研究了空间信息网络的拓扑结构和路由特点，对网络的星间链路长度和覆盖性能进行了分析。针对空间信息网络的特点对现有算法进行了改进，并加入一些优化措施，从而形成一种新的适用于空间信息网络应用的动态路由算法，该算法能够找出任意两颗卫星间通信的最佳路径集合，同时能够在链路质量容许的情况下，尽量避免通信链路切换的发生，从而较大地提高了系统性能。通过仿真和分析表明该算法提高了系统性能，降低了切换概率，增加了链路的可靠性，且相对付出的链路代价较小。     

基于压缩感知的空间信息网络拥塞监测

在空间信息网络中,各卫星间是通过星间链路(Inter Satellite Links,ISLs)相连接的,其空间网络节点的处理能力和资源存储能力受限,网络拓扑具有高动态性,通信链路存在间歇性连接.这造成空间网络节点出现高排队时延的情况,导致网络拥塞甚至丢包,空间数据传输的可靠性下降.为了高效准确地实现网络拥塞监测,本文作者分析了空间信息网络的链路稀疏性,结合其传输方式,将链路状态检测建模为压缩感知问题,并以贪婪算法求解链路延时,进而定位拥塞链路.仿真结果证明,这种链路状态检测算法可以在较少的采样数据量的情况下,以较高的精度恢复链路延时.     

离散萤火虫算法在车载网的应用

车载自组织网(Vehicular ad hoc network,VANET)是移动自组织网络之一,具有节点变动迅速、拓扑结构灵活、通信能力要求较高的特点。为提高车载自组织网络的可靠性,实现数据的安全共享和快速交互,将离散萤火虫(DFA)算法应用求解车载网络中具有服务质量约束的多播路由问题。根据VANET的路由特点,将该问题转化为延迟成本最小化约束优化问题,并将车载网络路径时延转化为萤火虫的荧光素值,然后将该算法用4个实例进行测试,并与Dijkstra最短路径算法、粒子群优化算法进行比较。研究结果表明:离散萤火虫算法性能更佳,可有效解决VANET中Steiner minimum tree(SMT)问题,成功取得最优路径。该算法在一定程度上稳定了网络拓扑结构,能够实时更新节点信息。     

基于链路角度最优化的无线Mesh骨干网络拓扑控制

【目的】为了改善基于Delaunay结构的无线Mesh骨干网络拓扑复杂度、通信链路角度以及全向通讯时信号干扰严重等不足,提出一种基于定向通信机制的节点链路角度最优化拓扑控制算法。【方法】该算法通过优化节点通信链路角度,使其相对最大,降低网络拓扑复杂度,并采用定向通讯机制降低通讯链路之间信号干扰。【结果】在满足约束条件下,该拓扑优化控制算法不但使节点链路之间角度控制在相对最大范围,减小了定向通讯时信道的干扰,同时也改善了无线Mesh网络(WMN)的丢包率、延迟、吞吐量等性能。【结论】仿真实验结果表明,该拓扑控制算法是有效的。     

具有精英策略的深度强化学习无人机集群通信网络拓扑设计

针对集群无人机背景下定向天线网络拓扑设计的NP-hard特点,基于网络高抗毁、低功耗、高稳定性等要求,以抗毁性（3-连通）、链路量、链路功耗和稳定性为奖励,提出了一种具有精英策略的深度强化学习通信网络拓扑生成算法,验证了精英经验池加速训练效果。与传统DQN相比,引入精英经验池能够有效加速模型收敛,训练时间减少3倍以上。与遗传算法相比,算法分离了训练与使用过程,当网络训练完成后,能够根据场景需要实时计算通信网络拓扑。实验阶段设计了随机给定空间位置的6节点、10节点、24节点和36节点的3-连通通信网络拓扑。实验结果表明:所提算法具有强的实时性和适用性,对于不大于36节点的网络,可在183 ms内实现网络拓扑的更新计算,达到了实际应用的实时性要求。     

一种基于QoS的星座通信系统跨层资源分配算法

针对目前星座通信系统星地链路资源分配不灵活、缺乏有效服务质量(QoS)保障机制等问题,提出一种基于QoS的星座通信系统跨层资源分配算法.利用自适应编码调制(ACM)技术,通过定义用户信道质量评估算法、可调公平性调度算法、业务QoS分类调度算法及用户业务分配权重函数,为终端用户指定工作频率、时隙、编码方式、调制方式等物理层工作参数,实现根据业务QoS保障要求灵活分配物理层信道资源,达到提高系统资源利用率与满足业务QoS保障需求的平衡.仿真实例验证该算法可以实现星座通信系统根据业务QoS和用户信道质量对星地链路资源的合理分配和调度.     

面向FANET的N-UCDS虚拟骨干网构建方法

大规模小型无人机通信网络会出现频繁的链路失效，因此有效的拓扑控制是当前飞行自组网的研究热点。为了符合大规模无人机任务多样性的场景，提出一种随机路径点-飞行信息预测移动模型，无人机节点可以通过邻居节点的飞行信息对链路持续时间进行预测。在此基础上，提出一种新的统一连通支配集（new unifying connected dominating set，N-UCDS）算法，与UCDS算法相比，N-UCDS算法改进了连通支配集成员的选取方式、虚拟骨干网的构建和维护机制、支配因子的计算方法和HELLO报文发送间隔。仿真结果表明，该方法的算法鲁棒性有较大提升，网络构建和维护时间均减少了一个周期，网络生存时间提升了5%，HELLO报文开销随节点最大通信半径的增大而减小。     

容迟容断网络中基于拓扑的双时隙路由算法

在公交车载网络等类型的容迟容断网络中,可以依靠全部或者部分网络拓扑信息进行路由计算.提出一种基于拓扑信息的双时隙路由算法.该算法将网络周期离散为时隙,计算路由时,采用当前时隙和下一时隙(即双时隙)内均有效的路径作为候选路径,从而保证多数业务在链路失效前完成转发.以传输延时和延时抖动率为依据,从当前和下一时隙内均有效的路径中优选路径,以容忍可预测的链路中断;通过提供备用路径,以容忍不可预测的链路中断,保证传输的可靠性和稳定性.对上述算法进行了仿真实现和性能分析,结果表明,该算法能容忍链路中断,报文递交率较高,平均传输延时较低.     

基于WMN的空间接入网络骨干拓扑构造技术

针对空间接入网络在网络拓扑动态变化、传输延迟大等情况下的快速路由问题,提出了基于拓扑构造技术的快速路由方法;空间接入网络通过多跳无线中继接入空间核心网络,根据空间接入点运动可预测的特点,提出基于无线网状网（WMN：Wireless Mesh Networks ）的空间接入网络结构;通过空间接入网络WMN的结构分析,设计了移动骨干拓扑构造算法。该算法只对骨干节点进行泛洪传播,从而减少了控制和路由数据包的数量,能快速构造路由信息,提高了路由建立的效率。