移动Ad Hoc网络拓扑控制研究

概述了Ad Hoc网络拓扑控制的研究现状和一些典型的拓扑控制方法，并提出了一种适用于移动Ad Hoc网络的分布式拓扑控制算法，它通过寻找网络的不同划分(panitions)之间最近的结点对，以最小的能量维护连接的拓扑．该算法与某种路由协议(如优化的链路状态协议)相结合，从而该拓扑控制机制几乎没有额外的控制开销．通过对网络拓扑的控制，可显著增加多步(multihop)移动无线网络的性能和网络寿命。     

基于移动预测的高动态飞行器路由算法

临近空间自组网中一类特殊的飞行器--高动态飞行器,由于具有很高的移动速度,造成网络拓扑变化频繁,传统自组网路由算法难以满足要求.在研究临近空间自组网节点运行特点的基础上,提出了一种基于移动预测的高动态飞行器路由算法,采用按需路由策略,在高动态飞行器的飞行轨迹上设置"路标",通过"路标"指示的路由进行数据传输.利用网络仿真软件NS2进行仿真实验,结果表明,该路由算法具有良好的网络性能,适合应用于高动态飞行器.     

基于品质度量的移动自组织网络安全分簇算法

为解决移动自组织网络中分簇存在的恶意簇首和簇首不稳定问题,通过在簇首选择中引入节点品质度量模型和分布式TA选择机制,提出了一种移动自组织网络安全分簇算法。该算法能生成适应不同通信模式、通信距离和移动速度的稳定簇结构,保持可信权威机构TA成员的相对稳定性。仿真分析表明：SCAQM能抵御外部恶意节点的入侵和内部合谋节点的威胁。相比其他分簇算法,SCAQM能有效抑制节点的恶意行为,以较小的算法控制开销生成更稳定的分簇结构。     

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。     

无线自组网可生存性保证的拓扑控制

为了解决频繁发生的自然故障和恶意攻击引起的无线自组网可生存问题,根据无线自组网的特点,分析图的连通度大小对网络拓扑结构特性和应用服务质量的影响,在此基础上结合网络可生存概念,提出面向网络可生存的容错拓扑控制设计策略。通过理论和实验求得保证网络多连通的关键邻居数,并提出一种基于邻居数的拓扑控制算法k2TC,当节点失效时,及时维护其他节点度等于或略小于阈值k。该分布式算法能构建并维护容错拓扑结构,算法简单且开销小。仿真结果表明:在节点出现失效时,新算法能够保证网络的抗毁性和有效性,使得无线自组网具有可生存的能力。     

Ad Hoc网络中一种基于权值的分簇算法

Ad Hoc网络是一种多跳的自组织网络,网络是由移动的节点组成。Ad Hoc网络的许多应用都依赖层次结构的支持,簇结构是Ad Hoc网络中应用最为广泛的层次结构,而这种层次结构的形成和维护依赖于某种分簇算法。提出了一种新的基于权值的分簇算法(NWBCA),该算法考虑了移动节点的最佳连接度和电池能量两个因素,通过对算法进行分析和仿真测试,证明了该算法的有效性。     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

物联网专用频点自组网驱动路由协议算法分析

为了解决物联网专用频点自组网网络节点能量消耗容易失衡,当节点数增加时易产生链路故障的问题,设计一种改进物联网专用频点自组网驱动路由协议算法.以感知现场、汇聚节点和Internet为主要结构,构建物联网专用频点自组网网络模型.模型采用多媒体印刷读物(multimedia print reader,MPR)集合综合选取节点机制,以网络节点总能量消耗以及能量代价为基础,通过节点优化目标函数,确保自组网能量消耗处于均衡状态.通过网络路由协议改进算法,采用最小覆盖集实现物联网专用频点自组网链路故障的修复.结果表明,改进后的算法对路由链路信息转发具有良好的吞吐性能,可以提高网络数据传输性和连通性,并可增加节点生存时间,最终提升数据包到达率和数据控制量.     

A Secure and Pragmatic Routing Protocol for Mobile Ad hoc Networks

An ad hoc network is a group of wireless mobile computers （or nodes）, in which individual nodes cooperate by forwarding packets for each other to allow nodes to communicate beyond direct wireless transmission range. Because of node mobility and power limitations, the network topology changes frequently. Routing protocol plays an important role in the ad hoc network. A recent trend in ad hoc network routing is the reactive on-demand philosophy where routes are established only when required. As an optimization for the current Dynamic Source Routing Protocol, a secure and pragmatic routes selection scheme based on Reputation Systems was proposed. We design the Secure and Pragmatic Routing protocol and implement simulation models using GloMoSim. Simulation results show that the Secure and Pragmatic Routing protocol provides better experimental results on packet delivery ratio, power consumption and system throughput than Dynamic Source Routing Protocol.     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

基于最大选票的无线传感器网络分簇算法

在分簇的传感器网络中,簇首节点的选取将直接影响网络的生存期。提出了一种基于最大选票的分簇算法(CABMV),该算法综合考虑节点剩余能量及网络拓扑结构对簇首选举的影响,每个节点根据邻居节点的投票数决定是否当选簇首。该算法是完全分布的,不依赖网络大小及结构。仿真实验表明,该算法扩充性强,能量利用率高,能有效的延长网络生存期。     

基于时分系统的无线自组织网络同步算法

在基于时分系统的无线自组织网络和蜂窝通信网络的融合研究中,全网时间同步算法是其中的难点问题。该文提出了一种基于时分信道结构的自组织网络全网时间同步算法,利用系统的部分特定时隙收集自组织网络的拓扑结构信息,选取部分节点构建网络的"近似最小连通域",通过连通域中的节点广播系统同步信息,以完成全网的时间同步。通过理论分析和数据仿真,该算法的系统同步时隙开销为16.7%;在典型网络条件下,在一次全网同步中的节点同步成功概率不低于95%;较其他算法具有低复杂度、高可靠性、高同步效率。     

面向MANETs按需路由协议的黑洞攻击解析改进模型

传统移动Ad Hoc网络(mobile Ad Hoc network,MANETs)黑洞攻击解析模型存在网络拓扑结构固定、网络传输性能预测精确度低的问题.针对使用按需路由协议的MANETs网络,提出一种基于随机拓扑近似技术的黑洞攻击解析改进模型(improved black hole attack analytical model,IBAAM).IBAAM协议使用随机模型代替传统解析模型使用的n元2立方体模型,并将网络结构扩展至随机拓扑结构,使用最短跳距离概率描述表示网络拓扑结构的随机拓扑信息,再使用K均值聚类法实现跳距离文件配置以求解任意拓扑结构下的攻击概率问题,从而在不利用任何实际拓扑先验信息条件下有效预测MANETs网络平均丢包数目.IBAAM实验结果表明,在多种不同固定Ad Hoc拓扑结构下,IBAAM的网络丢包预测精确度在仿真结果的95%置信区间内,能够有效预测网络传输性能.     

移动自组织网络中一种能量有效的跨层协议

提出了一种移动自组织网络中能量有效的跨层协议,将网络层的能量感知路由协议与MAC层的功率控制协议相结合,以提高节点的能量利用效率.在路由协议中根据节点剩余能量决定节点接入路由的延迟时间,从而使剩余能量较多的节点能够更快地接入路由,以使网络中的能量消耗更公平.在MAC层中实现功率控制,减少节点的实际能量消耗.仿真结果表明,在移动自组织网络中,该能量有效的跨层协议不但能延长网络的生存时间,减少端到端延迟,而且可以提高网络吞吐率.     

无线网络中节点均匀分布的解码转发机会中继性能分析

研究了节点空间随机均匀分布情况下, 采用机会中继结合解码转发方式进行协作通信的自组织网络的传输容量和可靠性。同时在保证网络连通性的前提下, 通过最大化网络传输容量, 实现网络的拓扑优化控制。在考虑路径损耗及块衰落独立信道条件下, 分别推导和分析了两节点间采用传统机会中继和增量机会中继方式下的中断概率和网络传输容量。数值仿真结果表明, 虽然空间随机分布破坏了中继节点提供的分集阶数, 但机会中继仍比直接通信有更好的抗信道衰落能力。与直接通信的网络传输容量随节点密度或发送功率单调递减不同, 机会中继需要考虑网络传输容量的极大值对网络拓扑优化的影响。     

基于自适应策略的移动自组网与Internet互联

将Mobile IP与AODV路由协议进行集成以满足移动自组网MANET的Internet访问需求.Mobile IP的FA通过被动接收、解析源节点发送的RREQ-I以了解源节点数量及MANET规模.FA据此将代理通告的TTL作为参数进行自适应调整以实现最佳的代理通告覆盖.由于自适应协议无需额外开销且能根据MANET实际需要改变其提供全局连接信息的主动程度,而其中间节点也可向源节点及时提供自己侦听到的全局连接信息并抑制广播分组的进一步扩散,因此能为网络条件高度动态变化的MANET提供良好的互联性能并保持合理的开销,用NS2进行的仿真结果证明了其有效性.     

HEAD:A Hybrid Mechanism to Enforce Node Cooperation in Mobile Ad Hoc Networks

Mobile ad hoc networks rely on the cooperation of nodes for routing and forwarding. However, it may not be advantageous for individual nodes to cooperate. In order to make the mobile ad hoc network more robust, we propose a scheme called HEAD (a hybrid mechanism to enforce node cooperation in mobile ad hoc networks) to make the misbehavior unattractive. HEAD is an improvement to OCEAN (observation-based cooperation enforcement in ad hoc networks). It employs only first hand information and works on the top of DSR (dynamic source routing) protocol. By interacting with the DSR, HEAD can detect the misbehavior nodes in the packet forwarding process and isolate them in the route discovery process. In order to detect the misbehavior nodes quickly, HEAD introduces the warning message. In this paper, we also classify the misbehavior nodes into three types:malicious nodes, misleading nodes, and selfish nodes. They all can be detected by HEAD, and isolated from the network.     

无线移动Ad Hoc网络的路由技术研究

无线移动Ad Hoc网络(MANET)作为可移动分布式多跳无线网络，没有预先确定的网络拓扑或网络基础设施以及集中控制。为了在如此的网络中促进通信，路由技术主要用于在节点之间发现路径。AdHoc网络路由协议的主要目的是在网络拓扑的动态变化下任意两个节点之间建立一个使得通信总费用和带宽耗费最少的正确和有效的通信路径。本文论述无线Ad Hoc网络的特性、问题和技术，并通过不同的标准对存在的一些路由协议进行分类和比较。     

主被动相结合的Ad Hoc网络拓扑重构算法

根据性能与拓扑的相关性,提出一种分级Ad Hoc网络拓扑重构算法.主动重构分为簇内、簇间两部分:在簇内,通过收集邻居信息进行局部拓扑发现,维护邻域拓扑的k-连通实现簇内拓扑k-连通;在邻簇间,通过计算由各簇边界节点及其链路所组成赋权二分图的最优匹配,以维护k条不邻接的链路,k值根据局部拓扑特性和应用要求动态调整;网络故...     

基于Fiedler矢量的分布式自适应分簇算法

针对无线传感器网络分簇(clustering)问题,提出一种基于Fiedler矢量的分布式分簇改进算法.该算法利用Fiedler矢量的元素符号特性对网络进行递归分簇处理,引入网络拓扑信息,根据网络自身的内部连接自适应决定分簇数目,通过Fiedler矢量的元素数值选出簇头,并且算法给簇头子集筛选合适的网关节点以确保簇头子集的连通性.仿真实验表明,在共识频谱感知的基础上,该算法生成的簇头子集与全网络共识所收敛的结果相同,簇头子集共识收敛速度相对更快,耗时短,能够以更好的时效性、更高的能效达到与全网络共识收敛相同的效果.