基于节点通信监听机制的高效感知消息传输机会网络路由研究

针对采用社区划分策略的机会网络路由算法在消息传输过程中存在冗余转发的问题,设计节点通信监听机制,构建了新的消息传输策略,以高效感知邻居节点社区属性信息;并充分考虑携带移动设备的人的移动轨迹特点,设计了社区移动模型;嵌入时间片轮回机制,对网络节点进行动态划分社区;最终提出了基于节点通信监听机制的高效感知消息分发机会网络路由算法。在社区内转发消息时,选取与目的节点通信范围重叠区域内的邻居节点作为下一跳,若不存在这样的节点则将消息转发给与目的节点相遇概率较大的邻居节点或目的节点;在社区间转发消息时,算法选取与目的社区通信概率较大的中继社区节点转发消息,通过充分利用通信重叠区域内的节点转发消息,优化转发节点判定机制,重设消息传输条件,降低消息转发次数,从而提高消息传输成功率,降低传输时延。理论分析和仿真结果显示:与当前机会路由算法相比,新算法的传输成功率以及转发效率更高、平均端到端时延与平均存储时间更低。     

车载自组织网络中的非最远转发机制

车载自组织网络(VANETs)利用无线通信技术,实现了车辆之间的交通信息共享。已有的车间通信路由协议通常采用最远传输(MFR)机制选择转发节点,但是无线信道的过渡区会造成数据的频繁丢失和反复重发。该文通过分析无线信道收包率模型,提出了非最远转发机制(non-MFR),并定义了通信性能指标,对转发节点的选择策略进行了优化;通过选择非最远邻居作为转发节点,降低总体带宽消耗。仿真结果验证了该转发机制的有效性。     

DTN中基于节点邻居变化率预测的数据转发算法

延迟容忍网络(delay tolerant networks, DTNs)是一类特殊的网络,其中端到端的路径通常很难建立,而现有的延迟容忍网络数据转发算法在度量节点的传播能力时大多关注节点的静态属性,忽略了属性随时间的动态变化。文章研究了DTNs中数据转发与节点邻居变化率的关系。首先定义节点在相邻时间段之间邻居变化率,并提出3种关于节点未来邻居变化率的预测方法;然后提出一种基于节点邻居变化率预测的数据转发算法(a node neighbor change ratio prediction-based data forwarding algorithm, NC-based),其主要思想是根据预测的节点邻居变化率来度量节点传播消息能力。仿真结果表明:与现有数据转发算法相比,NC-based算法在保证传输成功率的情况下,能大幅降低网络开销;当时间窗口大小取值为节点接触的平均时间时,NC-based算法整体性能达到最优。     

基于复合中继的车载自组织网络数据传输算法

在车载自组织网络中,传输安全类相关的数据时,要求满足低时延和高可靠性,针对高速公路场景中危险警告消息数据的传输,提出一种基于邻居信息的多候选复合中继安全数据传输算法.车辆节点之间通过相互交换Hello Message构建2跳邻居表,在选择下一跳转发节点时利用2跳邻居节点信息得到一个复合参数,该复合参数综合考虑了车辆速度、位置和行驶方向3个因素.根据得到的复合参数值确定转发优先顺序,最高优先级车辆节点被确定为最佳中继转发节点,次优先级车辆节点作为备选中继转发节点.在最佳转发节点发送消息失败时,由备选转发节点继续完成消息转发任务,从而提高数据传输成功率.理论分析和仿真结果表明,提出的算法在实时性和可靠性方面有明显提升.     

面向机会网络的自适应冗余副本删除机制

机会网络中的节点采用泛洪机制转发确认消息以删除冗余副本,此种方式开销较大.提出一种自适应分发确认消息的机制,综合考虑确认消息跳数、区域消息密度及确认消息历史转发情况3个参数,节点以分布式的方式控制确认消息的分发,以更加有针对性地删除网络中的冗余副本.仿真结果表明,该机制能够有效地转发确认消息,在提高路由性能的同时降低资源的消耗.     

可信激励算法对区块链移动节点共识优化研究

节点可移动的物联网应用区块链时将节点称为区块链移动节点,区块链移动节点存在通信连通时间较短、算力和存储能力不足等问题导致网络达成共识时安全性和吞吐量较低.提出一种可信激励算法对共识过程进行优化,首先区块链移动节点接收共识所需信息完成初始化;其次每个区块链移动节点生成判决块,判决块包含对验证消息的投票结果、自身的可信因子和判决块的生成时间,根据判决块中在相邻区块链移动节点组成的集群中选出中继节点,中继节点传播验证消息到下一个集群,并产生区块存储在边缘服务器,一个中继为一跳,当跳数大于网络阈值跳数时完成共识;最后根据激励机制对节点奖励或惩罚,并按激励情况更新节点的行为标识反馈到共识.仿真结果表明,与应用在同样网络情况的PoET和PoS算法相比,可信激励算法在保证了一定的吞吐量情况下,有效降低验证消息验证失败率提高了共识安全性,更适合节点可移动的物联网网络.     

一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法

为克服传统基于概率的路由协议因消息多次转发而导致的网络开销问题,该文在不需获知目的节点先验知识前提下,基于节点局部信息定义包含延迟度和有效性的节点社交尺度,提出了一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法。该算法通过自适应选择社交延迟度低节点作为消息中继节点,实现消息的局部快速转发;根据计算节点社交有效性实现消息转发队列的调度管理。实验结果表明:在保证消息投递成功率的前提下,提出的基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法有效降低了消息转发数和负载比率,从而降低网络开销。     

一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法

为克服传统基于概率的路由协议因消息多次转发而导致的网络开销问题,该文在不需获知目的节点先验知识前提下,基于节点局部信息定义包含延迟度和有效性的节点社交尺度,提出了一种基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法。该算法通过自适应选择社交延迟度低节点作为消息中继节点,实现消息的局部快速转发;根据计算节点社交有效性实现消息转发队列的调度管理。实验结果表明:在保证消息投递成功率的前提下,提出的基于社交尺度的延迟容忍网络路由算法有效降低了消息转发数和负载比率,从而降低网络开销。     

基于最大完全子图与最小树形图的无线定向网络广播算法

现有关于无线定向网络广播的研究主要集中于如何选择中继节点或计算转发概率以提升分组递交率,减少广播冗余,但未对中继节点选择及波束指向计算开展联合设计,导致源节点及中继节点在广播过程中存在冗余指向,增加了消息转发次数。为提升无线定向网络广播效率,提出一种基于最大完全子图与最小树形图的无线定向网络广播算法(maximum complete subgraph and minimum arborescence based directional broadcasting algorithm, MCSMA)。算法首先利用最大完全子图理论计算源节点或中继节点波束指向,使单个波束指向覆盖的邻居节点数量最多,然后利用最小树形图理论选择中继节点,使中继节点使用少量波束覆盖全网所有节点,降低广播过程中的消息转发次数。仿真表明,所提算法可有效减少广播过程中源节点和中继节点的波束指向次数,提升定向广播效率。     

Ad Hoc网络中一种基于救赎机制的信任模型

在Ad Hoc网络中,节点由于自私等恶意原因以及链路错误导致拒绝转发数据,需要采用适当的机制来提高网络的转发性能.提出一种Ad Hoc网络中的信任模型来激励节点间的协作,在此信任模型中,每个节点通过直接监控和其它节点的推荐监控信息共同完成对邻居节点的信任评价,并维护所有邻居节点的信任值,同时在信任值更新和重建中引入信任值衰退和信任救赎机制来体现模型的健壮性.实验表明该信任模型中的信任救赎机制能提高网络可用性,且该模型有效抑制了恶意节点的行为.     

适用于无线网络的动态网络编码协作通信机制

为在较高频谱利用效率下有效对抗无线媒质衰落,提出一种动态网络编码协作通信机制.该机制将节点转发和网络编码有机结合,中继节点对从多个源节点接收到的信息做动态网络编码,并将编码后信息转发(广播)给相应的目的节点.目的节点利用收到的编码后信息以及其由于无线媒质的广播特性从其它源节点那里接收到的信息解码出需要的数据.数值结果表明: 和空时编码协作通信相比, 本机制有更好的分集-复用折衷性能,亦可获得满空间分集增益.并且转发节点采用的动态网络编码策略能有效避免因将错误接收到的信息带入编码后的转发信息而导致的错误传播.     

基于历史信息预测转发概率的DTN路由算法

为了尽量减少网络先验知识的使用,提高消息转发成功率,提出了一种基于历史链接信息预测转发概率的算法,综合运用了冗余复制和相遇预测的转发策略,将消息逐步向到达目标节点传输预测概率较高的节点转发,通过二分法复制策略来增加消息转发成功的可能性,并采用了主动冗余消息删除机制.仿真实验表明,随着缓冲区的增大和节点规模的增大,该路由算法的性能明显优于Epidemic,PRoPHET和BSW算法,并且具有很好的网络适应性能.     

基于消息反馈与强化学习的节能路由算法

针对中小型规模水下无线传感器网络中存在的节点能量消耗不均衡、网络生命周期较短的问题,提出一种基于强化学习(RL)与消息反馈机制的能量均衡路由算法,将水下路由问题建模成马尔可夫过程,采用Q-Learning方法并设计直接奖励函数对节点转发路径进行决策;引入节点转发适宜度规避转发过程中的疑似空洞节点;改进空节点数据包恢复方...     

基于Hash链的移动自组织网匿名路由激励协议

为激励移动自组织网络中的自私节点参与数据转发,以改善路由机制性能,在基于地理位置的路由机制中,提出了一种基于Hash链的匿名路由激励协议。该协议将基于Hash链的微支付机制,引入位置辅助隐私保护路由;通过对匿名数据转发节点进行实时激励,改善了不可信环境下隐私保护路由机制的性能。安全性分析表明:该协议能保证参与路由节点的匿名性,同时有效抵御针对基于地理位置路由的伪装攻击和重放攻击。效率分析表明:该协议能实时激励匿名节点参与数据转发。     

基于混合策略的机会网络路由算法

针对机会网络中传统路由算法对转发节点的选择考虑不周,导致消息投递率较低和网络性能不高的问题,提出一种基于混合策略的路由算法BHS(routing algorithm for opportunistic network Based on Hybrid Strategy)。该算法根据转发节点的剩余缓存空间百分比、剩余能量状态、与目的节点相遇概率以及信任度4个因素,计算各个转发节点将消息成功投递到目的节点的混合策略值,通过综合转发策略来决定消息最佳的下一跳转发节点。仿真结果表明,与传染路由以及单方面考虑转发节点能量、缓存空间、概率和信任度的路由相比,BHS在消息投递率、平均延迟时间和平均缓存时间等方面比上述路由协议的性能更好。     

基于机会转发原理改进的GPSR算法

针对现有GPSR协议中边界节点消耗大、丢包严重以及在遇到路由空洞时路由效率低下的问题,提出一种基于机会转发的改进路由:O-GPSR。它使用距离、方向和邻居节点密度三个参数来计算转发决策节点传输范围内各邻居节点的判决度量值,依据度量值选择下一跳转发节点。仿真结果表明,O-GPSR能够降低端到端时延、减少路由负载、增加投包率,有效地提高了路由效率。     

铁路无线Mesh网络数据包转发策略的设计与实现

铁路无线Mesh网络不仅要求用户数据包按照确定的无线多跳链进行数据转发,而且需要根据节点故障概率的动态变化进行自适应的调整.为此设计了用户/管理数据包选择性转发策略,并基于Linux开源代码进行了具体的功能实现.实验结果表明,基于用户/管理数据包选择性转发策略的铁路无线Mesh网络能正确而高效地进行数据转发,同时可根据Mesh节点故障概率的动态变化进行自适应的转发路径调整.     

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。     

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.     

基于节点差异性的机会网络数据转发算法

为了提高机会网络传输成功率,降低传输开销,提出了一种基于节点差异性的机会网络数据转发算法.选择剩余能量大、邻居更新速度快的节点作为中继节点,根据节点对的邻居相似度自适应调节阈值,以满足不同网络环境下的转发要求.仿真实验表明,此算法与其他算法相比,在较低的传输延迟下大大提高了传输的成功率,降低了网络传输开销.