一种基于随机线性网络编码的卫星网抗毁路由协议

针对卫星节点由于空间通信的开放性容易遭受各类攻击而失效,导致通信链路不可用的问题,通过对卫星网路由协议的研究,基于随机线性网络编码设计了一种适用于GEO-LEO双层卫星组网的抗毁路由协议.针对卫星安全管理和通信问题,采用GEO卫星组对LEO卫星进行分组管理和密钥管理,由LEO卫星担任主要通信任务.为提高路由的抗毁性并提高路由效率,提出在每个LEO卫星上维护一张单步邻接表,路由时若目的节点在单步邻接表中,则直接进行消息转发,否则对RREQ报文采用随机线性网络编码路由查找产生路由表.仿真分析结果表明:所提出的路由协议能有效提高路由的抗毁性,减少路由消息传输次数.     

非线性随机网络编码研究

针对网络编码里的"全有或全无"以及因线性网络编码纠错能力过低而导致重传代价过大的问题,提出了非线性随机网络编码的方法.该法用有限域上非线性函数的系数代替线性网络编码里的线性函数系数,在中间节点用一般的非线性函数对上游消息进行复合函数操作,在信宿节点用查表法进行译码.实验结果表明:非线性随机网络编码比线性网络编码具有更低的能量消耗、更低的时延,码的长度相同时能纠正更多的错误.     

分布式星群网络中基于联系图的路由技术研究

随着卫星技术和通信技术的发展,由全功能大型卫星组成的卫星星座网络正逐渐被由大量微小型卫星组成的分布式自组织星群网络所替代.这种新型卫星网络架构给星间数据通信和路由带来了自组织、自适应能力方面的问题.本文从延迟容忍的角度考虑,提出利用卫星周期性运动的特点构建网络结构,建立联系图来计算和选择路由.针对异常情况,采用被动发现和重路由机制重构网络拓扑,并利用满消息和空消息的传递来避免拥塞和控制流量.使用OPNET搭建网络仿真场景,分析对比该方案的性能.实验结果表明:与Flood路由、Spray-and-wait路由、Random路由相比,本文提出的路由技术具有更高的抗毁性能,且在平均端到端时延上从2 377s降到16s,平均吞吐量上从1 696bit/s提高到2 895bit/s.     

基于编码感知的完全无碰撞协作MAC协议

针对NCAC-MAC协议在选择中继节点时存在碰撞和中继节点中待转发数据帧的目的节点使用随机线性网络编码的解码方法可能不能对编码帧进行成功解码的问题,提出一种基于编码感知的完全无碰撞协作MAC协议(NCAC-WTC).该协议主要提出两个改进机制:一是完全无碰撞中继节点选择机制,使用目的节点最终选择唯一中继节点,保证中继候选节点在竞争中继节点及编码重传的过程中做到完全无碰撞;另一个是自适应解码机制,使目的节点能根据链路信息自适应地选择解码方法对编码数据帧进行解码,提高目的节点对编码数据帧的解码效率和成功率.仿真结果表明:与NCAC-MAC和Phoenix等已有协议相比,NCACWTC协议有效地减小了平均端到端时延,提高了网络吞吐量和数据帧投递成功率,且使数据帧投递成功率稳定在95.5%.     

基于蚁群算法改进的 AODV 路由协议研究

AODV协议是Ad hoc无线自组网中经典路由协议之一;针对AODV协议的缺点,提出一种基于蚁群算法改进的AODV路由协议;结合蚁群算法与Ad Hoc网络的特点,将蚁群算法应用于AODV协议,考虑节点负载、路径跳数、路径时延等因素,对AODV的路由组建和路由维护策略进行改进;通过在NS2平台中设置不同的网络负载和不同的节点移动速度,对改进后的AODV协议进行模拟,仿真结果表明,该路由协议在分组投递率、平均端到端延时和归一化路由开销等性能上比AODV协议具有一定的优势,网络的健壮性和抗毁性得到增强.     

变信息率线性网络编码的构造

变信息率网络中,信源在不同时刻发送的消息分组数不一样,当信源到一非信源节点最大流不小于该信息率时,要求非源节点能恢复出信源消息。针对这一问题,从网络消息分组传输的角度出发,推导出了全局和局部传输矩阵,由此获得了利用网络编码实现变信息率网络有效通信的条件,并给出了构造变信息率线性网络编码的方法。而且,所构造的变信息率线性网络编码也适用于链路会发生故障的网络,能有效保证网络的稳健性。     

机会网络中自适应摆渡路由协议

针对传统摆渡路由无法在节点运动环境下工作的问题,提出一种融合副本路由的自适应摆渡路由协议.根据节点的移动模型,计算节点间的相遇期望,评价网络的连通性.在网络不连通的时段,通过使者访问节点完成数据的传递.利用中心领导者实现多个使者间的通信,提高路由性能.仿真结果显示,与传统的副本路由相比,该协议可以使传输成功率提高15％,使端到端延时降低50％.通过仿真评价了使者数目和节点移动模型对协议的影响.     

无线传感器网络中的一种安全高效的路由协议

针对无线传感器网络中部分路由协议在设计时对安全性考虑不够的问题，本文提出一种安全高效的路由协议-STEEN协议。该协议是在TEEN（Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol）路由协议的基础上，以增强路由安全性同时兼顾网络的能量消耗为目标而设计的。该协议通过预置密钥和采用随机密钥对密钥管理的方法，解决了节点间的认证和安全通信的问题，增强了网络的安全性。通过安全性分析可以看到，该安全路由协议可防御多种针对网络层的攻击。     

多跳无线网络中基于节点编码感知的组播路由协议

针对在编码感知组播路由协议CAMR中存在中间转发节点因计算编码流对不完全且有错误而导致不能充分发现节点的编码机会,以及RREQ请求分组中存在冗余开销和编码感知度量值重复计算等问题,提出一种适用于多跳无线网络的节点编码感知组播路由协议(node network coding aware multicast routing protocol,NAMP)。NAMP协议对节点编码流对算法进行了优化,以保证所计算出的编码流对具有可解性和完整性。在路由请求阶段,该协议去掉了RREQ分组中因循环添加中间节点的邻居信息和丢包率信息而产生的冗余信息,在路由回复阶段,该协议优化了中间节点收到多个RREP分组的回复方式,在不影响原有数据传输功能的前提下减小了网络开销。仿真结果表明:与CAMR和MAODV两种现有协议相比,NAMP协议提高了网络吞吐量,降低了网络控制开销,其中平均吞吐量提高了25.6%,网络控制开销降低了8.1%。     

基于模糊视觉与快速路由的移动自组织网络路由协议FH-OLSR

在大规模密集的高速移动自组织网络中,节点的快速移动使网络拓扑变化频繁,从而需要加快路由更新,由此导致路由开销不断增加,网络性能下降.针对这一问题,本文提出了FH-OLSR路由协议,该协议基于优化链路状态路由协议(OLSR)设计,并引入模糊视觉技术与快速路由技术,通过监听节点链路状态的变化情况,自动调整握手消息与拓扑控制消息的发送频率与发送范围,同时结合链路状态计算路由,有效地提升网络拓扑收敛速度,降低路由开销,提高网络性能.本文利用OPNET仿真软件进行实验,结果表明:在大规模网络拓扑高速变化的情况下,FH-OLSR协议与OLSR协议相比,路由开销降低25%,端到端延时降低50%,丢包率降低15%.     

基于流量与拓扑信息联合反馈的无线自组网路由算法

移动自组织网络(MANET)路由协议中,反应式路由协议如DSR具有开销小,拓扑变化敏感,寻由效率高的优点,但寻由信息在网络中以洪泛的方式传播,限制了协议的可扩展性.利用DSR协议的路由应答消息,所有收到消息的节点根据反馈信息设置信息素标识.当由于拓扑变化而重新寻由时,转发节点能够根据先前提供的转发信息决定是否转发路由请求信息,其他节点则由于没有反馈信息不在网络中转发请求消息,从而节约带宽,提高寻由效率.针对算法的基本设计思想,根据数据流量特征,对算法的有效性进行了分析.利用GlomoSim仿真平台对不同环境下的协议性能进行了比较.仿真结果表明,基于反馈机制的DSR算法能够有效减小网络开销,同时增强协议的可扩展性.     

小规模无线传感器网络中GEAR协议的改进

无线传感器网络中基于地理位置的能量感知路由协议（GEAR）在发送数据分组的过程中,由于缺乏足够的网络拓扑信息以及传感器节点能量有限等问题,会遭遇路由空洞,出现短暂路由环现象.针对特定场景下的小规模网络中GEAR路由协议进行优化,提出一种改进的路由机制（SGEAR）.机制基于节点的剩余能量进行选择,对代价函数进行调整,使被选择过的节点、空洞节点、节点能量值低于阈值这3种情况的节点不会再被选择作为下一跳节点.改进算法避免了节点修改自身代价值后,广播消息的不及时造成的短暂路由环现象,提高了时效性,达到更好的性能.仿真结果表明：改进的路由算法能够减少路由空洞个数,进一步降低网络能量消耗,延长网络的生命周期.     

抗毁式移动无线路由协议的研究

研究和实现在移动分组无线网中的抗毁式路由协议。基于链路－状态算法,采用距离－矢量算法的传播方法和全局的路由拓扑表,实现了移动分组无组网的抗毁式路由协议。协议的实现充分考虑了无线信道的有限宽和移动性,提高了网络性能的抗毁性。此无线路由协议适用于移动分组无线网的抗毁性要求。     

Ad Hoc网络AODV按需路由协议的研究

针对在军事通信、地震或水灾等自然灾害发生时应急通信等特殊场合,移动自组织网络中路由协议不够完善的问题,提出了一种基于AODV协议的改进路由协议B-AODV,弥补了在AODV协议中路由发现过程延迟时间较长和路由维护过程路由重建几率较小的不足。在B-AODV中,首先使用了反向路由发现:广播控制消息反向路由请求代替控制消息路由回复,这样减少了路由发现的次数;其次,在路径重建过程中,采用了控制消息以及路由表中都记录相邻两跳节点地址的技术,减少了发现路由的时间,增加了路由修复的概率,提高了网络的性能。在NS2的环境下实现了AODV协议及改进后B-AODV协议的仿真,对其从分组传送率、平均端到端延时和路由开销这三种性能指标作了定量的分析,验证了改进后的路由协议优于原有的按需距离矢量路由协议AODV。     

一种用于复杂移动网络的安全路由协议设计

在复杂移动网络中,当前路由协议认证过程较为复杂,无效路径较多。设计一种用于复杂移动网络的安全路由协议。协议设计过程包括身份认证阶段和路由发现阶段,通过对复杂移动网络中新的邻居节点进行身份认证,判断该节点是否可加入到其他各节点的通信路由表中。通过建立路由请求消息RREQ,将其向相邻节点广播,获取目标节点。通过建立路由响应信息RREP,传输至其前趋节点。获取由前趋节点重新建立的路由响应消息RREP,继续传输至其前趋节点。以此类推,直至回到源节点,将路由发现过程经历的所有路径进行存储,最终得到有效路由协议。以振动环境下复杂传感网络为基础进行测试,结果表明,所设计安全路由协议具有较优的包传输率、网络吞吐量和包丢失率,安全性高。     

一种基于节点运动范围自感知的路由方法

针对传统的路由协议不能适应移动网络中由于节点稀疏分布、频繁断开或周期性移动造成的节点间歇性连接的情况,文中在网络状态未知的情况下,提出了基于节点运动范围自感知的路由协议MSAR.它不需要地理位置定位等硬件的支持,利用节点历史相遇信息来分析节点的运动范围,选择运动范围重叠较小的节点来转发消息.仿真实验结果表明,MSAR路由协议能够保证较高的消息交付比率和相对较低的平均延时,并能够大量减少消息在网络中的分发数量,减小网络开销.     

移动自组织网络中社会关系感知的路由方法

移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络,用户节点可以在网络内随意移动并且保持通信,因此移动自组织网络中节点移动的随意性给研究网络中的路由带来了困难;另一方面,移动自组织网络中节点之间的社会关系对路由过程有直接影响.本文采用最可靠路径的原则来计算移动自组织网络中的最优路径进行路由,该方法通过网络节点之间的邻接可能性来表示最优路径,通过节点的移动方案和与其他节点之间的社会关系强度对邻接可能性进行计算.最后,通过仿真实验,将本文提出的路由方法与常用的最优链路状态路由协议OLSR(Optimized Link State Routing)进行比较分析,结果显示本文提出的方法具有较好的性能.     

无线传感器网络中的一种 安全高效的路由协议

针对无线传感器网络中部分路由协议在设计时对安全性考虑不够的问题，本文提出一种安全高效的路由协议－STEEN协议。该协议是在TEEN（Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol）路由协议的基础上，以增强路由安全性同时兼顾网络的能量消耗为目标而设计的。该协议通过预置密钥和采用随机密钥对密钥管理的方法，解决了节点间的认证和安全通信的问题，增强了网络的安全性。通过安全性分析可以看到，该安全路由协议可防御多种针对网络层的攻击。     

传感器网络汇聚数据包路由协议

针对移动目标跟踪应用对传感器网络路由协议的性能要求,提出了一种汇聚数据包路由协议,用于由目标区域到sink节点的汇聚数据包路由.协议采取基于sink节点的贪婪转发策略,通过减少通信跳数,减少了数据包从目标节点到sink节点的端到端传输时延;协议以节点能量和距离的综合函数作为转发代价,使其具有较高的能量效率;只要求节点维护自身状态信息,具有较好的可扩展性.仿真实验表明,协议能够满足目标跟踪应用对传感器网络路由协议的性能要求.     

基于节点属性和缓存管理的机会网络路由算法

由于机会网络中的节点移动性强,资源受限,设计高效的机会网络路由算法面临巨大挑战.目前已有的路由算法大多借助节点之间的相似性来提高算法的性能,而没有关注到节点之间的异构性,导致部分节点承担了过重的传输任务,从而影响了网络性能.以传统的PRoPHET路由算法为基础进行优化,提出了基于节点属性和缓存管理的机会网络路由算法(Opportunistic Routing Protocol based on Attributes of Nodes and Buffer Management,OANBM),该算法考虑节点的异构性,尽可能利用通信能力强的节点完成转发任务,并且加入缓存管理措施来降低网络负载.仿真结果表明:与经典机会网络路由算法相比,该算法的消息投递率可有效提升10％,而且大幅降低了网络负载率.