无线传感器网络自适应拥塞控制的路由算法分析

无线传感器网络中节点的覆盖范围有限,因而采用多跳路由传输方式.无线自组网中的多跳路由是由普通节点协作完成的,选择不同的转发节点,会对网络的信息传输产生不同的影响.对不同路由(洪泛路由、最短路径等)算法下的网络自适应拥塞控制进行了分析,研究了不同路由算法下的网络性能和拥塞控制效果.根据节点跳数与缓存占用的关系,提出一种基于节点跳数和缓存占用的性能函数的改进最短路径算法,算法选取使性能函数值最小的节点作为转发节点.最后,通过实验比较了最短路径算法与改进路由算法的网络性能,发现改进路由算法相比最短路径算法,具有较好的网络性能和服务质量.     

动态网络最短路径射线追踪算法中向后追踪方法的改进

动态网络最短路径射线追踪算法中的向后追踪方法能够解决线性走时插值算法(LTI)向后追踪过程不稳定的问题,但是其计算效率较低.综合利用节点次级源的位置信息以及波的传播规律,提出了改进方法,排除了动态网络最短路径射线追踪算法向后追踪过程中存在的大量冗余计算.数值算例表明,改进的向后追踪方法具有较高的计算效率,是动态网络最短路径射线追踪算法中向后追踪方法的几倍至几十倍;若将改进后的向后追踪方法应用于动态网络最短路径射线追踪改进算法,则该算法的计算效率将提高一倍左右.     

基于软件定义网络的卫星网络路由预置方法

由于卫星网络所拥有的节点负载有限、拓扑变化频繁、通信距离长等特点,常见的动态路由算法在卫星网络上存在路由无法收敛、丢包严重和传输延迟较大等问题.为此,本文提出了一种基于软件定义网络(Software-Defined Network,SDN)的卫星网络路由预置方法.利用卫星网络的运动规律性,由控制器根据网络拓扑变化情况预先计算路由路径,并在卫星链路断开前为相关卫星节点下发新的路由条目,卫星节点在拓扑发生变化后按照新的路由条目转发数据报文.实验表明:本文方法在180个节点的卫星网络中,端到端时延约为100 ms,丢包率约为0.3％,与OLSR相比,延迟和丢包率均降低了90％以上,可以较好地支持大规模星群系统的通信.     

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.     

基于段路由的单节点故障路由保护算法

针对已有的路由保护方案没有很好权衡路由保护算法的故障保护率和路径拉伸度之间的关系,该文提出了一种基于段路由(SR)体系结构的快速重路由算法IPFRRBSR。IPFRRBSR为每个源-目的对计算两条路径,其中一条是最短路径,另外一条是利用段标签构造的备份路径。当网络没有故障时利用最短路径转发报文,当网络出现故障时利用备份路径转发报文。最短路径和备份路径(除去源和目的)没有公共节点,因此二者几乎不会同时发生故障。实验结果表明:该算法不仅可以应对网络中任意的单节点故障情形,并且具有较小的路径拉伸度。     

高动态网络的自决策式地理机会主义路由

针对高动态网络下频繁的拓扑探测和位置更新造成路由协议低效甚至失效的问题,提出自决策式地理机会主义路由算法。该算法不指定转发节点,而是在消息传递时,将转发规则携带在消息中广播出去,接收节点根据位置信息和预先设置的规则判断自身是否具有转发消息的权利,并根据贪婪规则计算自身的优先级确定转发时机,从而避免了拓扑探测或位置更新的需求。实验结果表明,在节点移动速度相当高的网络环境下,协议依然工作正常,网络性能明显优于同等环境下的传统路由协议。     

网络最短路径算法的改进及实现

从节约存储空间和提高运算速度方面对Dijkstra最短路径算法进行了改进.定义新的节点类来高效存储网络的拓扑信息,节省了计算机存储空间;采用满二叉堆数据结构对节点进行排序并选取最短路径节点,大大提高算法效率.仿真例子表明,对于某些网络结构,改进算法能把传统Dijkstra算法的时间复杂度由原来的O(N2)近似降至O(N).     

网络最短路径算法的改进及实现

从节约存储空间和提高运算速度方面对Dijkstra最短路径算法进行了改进．定义新的节点类来高效存储网络的拓扑信息。节省了计算机存储空间；采用满二叉堆数据结构对节点进行排序并选取最短路径节点。大大提高算法效率，仿真例子表明．对于某些网络结构．改进算法能把传统Dijkstra算法的时间复杂度由原来的O(N^2)近似降至o(N)。     

基于辐射扩散的机会网络社区构建算法

针对在计算分布式k社团成员间的介数中心性时需要获取所有最短路径问题,基于核心节点辐射量计算和扩散模型,提出了基于辐射扩散的机会网络社区构建算法.该算法主要利用节点之间的辐射关系来表示节点的介数中心性,并以这种辐射关系为基础建立以一确定节点为核心的辐射社区,由于节点可以定期接收到核心节点的辐射量,避免了节点间最短路径的计算过程.当消息转发进入目标节点的辐射社区后,即可沿着最优的方向转发至目标节点,从而获取较高的辐射社区内部消息转发效率.实验结果表明,当社区结构相对稳定时,在保证一定消息转发成功率情况下,可以取得低于Epidemic的消息转发延迟.     

基于重叠节点的社会网络最短路径算法

通过路径发现和分析可以挖掘社会网络中人与人之间的关系及其连接特性,特别是在犯罪网络的应用中具有重要意义。通过社区发现算法获得社区间的重叠节点,并构造目标网络的分层网络模型;基于社会网络的高聚集系数特性及幂律分布拓扑特征,提出了基于重叠节点的分层网络路径发现(HOLN)算法,以核心节点距离代替社区间距,优化路径搜索方向;优先搜索重叠节点,简化对节点的遍历,实现源与目标间最短路径的快速发现。实验结果表明,本文提出的HOLN算法在计算精度和运行效率上都有令人满意的表现。     

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.     

基于网络结构及节点活动网络的PSN协议

将网络关联结构和位置匹配的思想引入到公共交换网络(PSN)的路由协议设计中, 从全局搜索和局部搜索两方面解决了消息报文的路由问题. 首先, 探索全局搜索时网络关联结构对信息传播的影响, 可知在复杂网络中最有效的传播节点应该是位于网络关联结构的最核心节点, 而不是全局社会度高的节点. 其次, 探讨局部搜索时基于位置匹配度的合理性和可行性. 最后, 提出一个基于社会结构度和节点活动网络的路由协议, 即K核. 报文开始时在全局社区进行转发, 将报文转发给处于网络中心位置的节点, 直至找到转发报文的节点位于报文目的节点的附近, 再根据该附近区域的节点位置匹配度进行转发报文. 与经典协议相比, 该方法可以保证在几乎相同的报文延迟基础上, 实现更高的投递成功率及更少的花费.     

随机网络的动态最短路研究

本文对于权值为时间t的连续函数动态最短路的问题,通过先求解某个时刻从起点到终点的最短路,然后分析某个时刻的最短路与该时刻的邻域内的最短路关系,再借助有限覆盖定理,求解出某一闭时间区间内的最短路时．从一新途径研究了变权的最短路问题．     

基于模糊控制的无线传感网络路由算法研究

针对无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)的特点,结合中转节点本身的因素,将模糊控制算法引入到WSN网络路由算法中,把节点的信号接收强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)和电池电量进行模糊化处理,由模糊解构建一个新的路由度量,并将其引入到路由算法中计算路由,以避免过度使用链路质量较差的节点。实验仿真表明,引入模糊控制的方案,能够较好地平衡各个节点的能量消耗,整个网络的使用寿命有所提升。     

一种分布式局部时延受限的多播路由算法

时延受限多播技术对网络中的实时业务非常重要。为保证受限多播树的服务质量，提出了一种利用局部信息的时延受限多播路由算法。算法要求源节点具有局部信息，即源节点到每个目的节点的时延最短路径信息。此外，其他节点要保存相邻节点和链路的信息。仿真实验结果表明，该算法要好于最短时延树的性能。     

最短路径子图

在大型网络中两节点之间的最短路径常常不止一条,而且在带限制条件的路径选择等应用上,常常需要找出多条最优或近优的路径.一些经典的单源最短路径算法,如Dijkstra算法,能找出一条从起始点到目的点的最短路径,但并不能求解两点之间的所有最短路径.本文给出了最短路径子图的概念,用于存储图中两节点之间所有最短路径信息,能够节约存储空间.并给出了最短路径子图构造算法SPSG,其时间复杂度为O(n e),比同类算法时间复杂度更低.随机网络模型的仿真结果表明:SPSG算法效率更高.     

一种DTN路由算法

针对DTN长延时、高动态拓扑、节点分布稀疏、频繁断路等网络特性,提出一种基于存储-携带-转发机制的DTN路由算法.该算法的源节点不以建立到目的节点的路由为发送数据的前提,而是在通信范围内选择与目的节点之间传输概率最大的节点,作为数据中继节点,中继节点存储数据,遇到目的节点或更优中继节点进行数据转发,经过逐跳携带转发,最终到达目的节点.在存储-携带-转发过程中,充分利用网络频繁变化的特点,针对到目的节点或更优中继节点的短时局部连通路径,采用Ad Hoc网络路由策略,提高效率.通过NS2仿真表明:所提出的算法具有较好的性能,适合在DTN中应用.     

有宵禁限制的时间最短路

在组合优化过程中,往往需要获得从起点到终点之间的最短路,而其所考虑的目标可能是一个与时间相关的变量,同时,对于网络中的节点往往有宵禁的限制(curfews)。本文给出了时变条件下有软、硬宵禁限制的时间最短路模型,设计了求解时变条件下有宵禁限制的时间最短路的算法,并给出了一个应用实例。     

一种基于链路选择函数的时延约束组播路由算法

在分析基于链路选择函数的服务质量(Quality of Service, QoS)约束组播路由算法的基础上,总结了在构建组播树过程中目的地开销和网络开销的变化规律.并且根据实际应用要求,从综合优化网络开销和目的地开销的角度出发,提出了一种新的链路选择函数及相关组播路由算法,该算法不仅提出了新的链路选择标准,并且改进了节点的搜索过程,综合优化了网络开销和目的地开销.由算法的仿真分析得出,该算法在组播树的总代价和平均延迟上优于DDSP(Destination-Driven Shortest Path)算法,取得了良好的网络性能.