基于NDN的移动自组织网络协助边缘缓存策略

命名数据网络(named data network, NDN)中一些传统缓存放置策略不能高效地利用移动自组织网络中有限的缓存资源，为提高缓存空间利用率，减小数据传输时延，提出一种基于内容流行度的协助边缘缓存策略。将NDN链路状态路由协议应用于移动自组织网络中进行路由寻址，各路由器实时统计本节点处的数据流行度，结合数据流行度、位置信息以及缓存标志位信息，自主决策是否缓存数据，结果是将请求更频繁的内容缓存至更靠近用户的边缘节点。仿真实验结果表明，与传统的缓存放置策略相比，此缓存策略在缓存命中率、数据响应时延等方面有较好的提升。     

异构网络中基于兴趣感知的聚类缓存策略

为应对移动流量的爆炸式增长,在异构网络中引入缓存成为目前的热点研究方向之一。目前缓存部署策略存在缓存命中率不高、缓存数据冗余度较高等问题,没有充分利用存储资源,直接影响网络的性能。针对以上问题,提出一种基于用户兴趣感知的虚拟聚类协作缓存部署策略来提高缓存系统性能。根据用户距离构造虚拟聚类,依据内容请求因子确定系统缓存内容,采用基站协作缓存以及用户间虚拟聚类方式共享缓存内容,以缓存命中率最大化为目标建立优化模型并通过贪婪算法求解。理论分析及仿真结果表明,在异构网络场景下,跟现有方法相比,所提方法在缓存命中率、系统平均传输时延等性能上均有明显提升。     

异构网络中基于兴趣感知的聚类缓存策略

为应对移动流量的爆炸式增长,在异构网络中引入缓存成为目前的热点研究方向之一。目前缓存部署策略存在缓存命中率不高、缓存数据冗余度较高等问题,没有充分利用存储资源,直接影响网络的性能。针对以上问题,提出一种基于用户兴趣感知的虚拟聚类协作缓存部署策略来提高缓存系统性能。根据用户距离构造虚拟聚类,依据内容请求因子确定系统缓存内容,采用基站协作缓存以及用户间虚拟聚类方式共享缓存内容,以缓存命中率最大化为目标建立优化模型并通过贪婪算法求解。理论分析及仿真结果表明,在异构网络场景下,跟现有方法相比,所提方法在缓存命中率、系统平均传输时延等性能上均有明显提升。     

基于动态AHP的海上移动节点网络选择算法

针对海上异构无线网络中现有的节点选择算法存在的实时有效性和与移动节点匹配性较差的问题,提出了一种基于动态层次分析(dynamic analytic hierarchy process, DAHP)法和协同学原理的网络接入选择算法。该算法在满足多因素判决和静态节点网络选择的基础上,采用DAHP法确定接入判决指标的主观权重,运用协同学相关原理确定客观权重,利用接收功率确定移动节点的位置权重,并通过对主、客观和位置权重进行再分配,实现了对移动节点周围的实时网络状态与任务通信需求的兼顾,提高了算法实时性和与移动节点的匹配性。仿真结果表明,该算法相对于基于传统AHP和协同学原理的网络选择算法、基于距离的移动节点算法,能够在降低节点业务阻塞率的同时提高通信通畅度与实时性。     

传感器网络中基于最小覆盖重叠的移动部署

为了优化随机部署的传感器网络的覆盖率,提出了基于最小覆盖重叠(MCO,Minimum Coverage Overlap)的分布式移动部署算法.算法执行时,每个节点根据获得的邻居节点位置信息,计算节点覆盖圆周上覆盖重叠的分布情况,并沿着最大程度减小覆盖重叠的方向移动.通过算法的迭代运行,使网络覆盖重叠程度尽量减小,从而最大限度的优化了网络的覆盖率.仿真结果表明,与基于Voronoi图的算法相比,MCO算法在覆盖率、移动效率、移动距离和部署时间等方面具有更高的性能.     

MWSN中基于功率自适应的拓扑维护算法

为解决移动无线传感器网络(mobile wireless sensor networks,MWSN)中由于节点移动、新节点加入网络、节点退出网络和节点失效等因素引起网络拓扑发生变化而影响网络性能的问题,提出了一种基于功率自适应的拓扑维护算法(power adaptation based topology maintenance algorithm, PATMA)。PATMA算法将传输单位比特数据包的能耗大小作为选择中继节点的条件,通过中继节点维护与距离较远的邻居节点的连通;当网络拓扑结构发生变化时,节点自适应地调整发射功率维护网络的连通;同时根据引起网络拓扑发生变化的具体原因设置不同事件,节点依据检测到的事件采取相应的拓扑维护策略。仿真结果表明,PATMA算法与功率自适应控制(new adaptive power control, NAPC)算法、拓扑控制(topology control, XTC)算法在平均发射功率、网络连通度、网络中存活的节点数等性能指标方面具有明显改善。     

基于采样优化的蒙特卡罗移动节点定位算法

针对无线传感器网络中蒙特卡罗移动节点定位算法的不足,提出了一种采样优化的蒙特卡罗移动节点定位算法。该算法根据运动连续性,利用曲线拟合方法,得出样本节点位置后验密度分布取值较大的区域,对该区域内样本节点的权值进行优化,从而完成未知节点的定位。仿真结果表明,改进后的算法能够显著地减少定位所需的样本数,有效提高了无线传感器网络移动节点定位的准确性和鲁棒性。     

传感器网络中一种能量高效的数据收集算法

为了在无线传感器网络中降低能耗和最大化网络生存期,提出一种能量高效的数据收集算法(energy efficient data gathering algorithm, EEDGA)。该算法利用移动代理模型在网络中进行数据收集。首先,EEDGA根据监测精度的要求控制活动节点的数量;然后,通过求最小支配集得到具体的工作节点;最后,利用蚁群算法规划移动代理迁移的最优路线,移动代理以渐进方式收集活动节点的监测数据。仿真结果表明,与典型算法相比,该算法具有更低的能耗和更长的网络生存期。     

基于虚拟力的无线传感器网络覆盖增强算法

为保证网络的覆盖功能,提出了一种在固定传感器节点中加入具有运动能力的移动节点的混合无线传感器网络模型.在此基础上,基于人工势场法的思想,提出了一种基于局部虚拟力的无线传感器网络覆盖增强算法,构造了节点与节点、移动节点与目标区域边界之间的相互作用力,并基于运动图式理论来共同控制移动节点的运动.为避免移动节点陷入局部极大覆盖陷阱,还引入了随机扰动作用力.最后通过仿真实验验证了算法的有效性.     

6LoWPAN中基于Mesh-under的备用缓存机制

在基于Mesh-under的IPv6低功耗无线个域网(IPv6 over low-power wireless personal area networks, 6LoWPAN)中,针对传输路径上中间节点重传缓存溢出导致重传数据分片丢失,造成网络性能下降等问题,提出一种基于Mesh-under的备用缓存机制。本文所提机制根据传输路径上各节点重传缓存使用情况及数据分片剩余跳数等信息,设置动态重传缓存门限,并为超过该门限的节点从其邻居节点中挑选合适的备用缓存节点,从而完成数据分片的缓存与重传过程,达到均衡使用各节点重传缓存的目的。结果表明,所提机制能够有效避免重传缓存溢出,减小网络能耗,同时进一步提高目的端重组成功率。     

集中式网络拥塞控制的高效RPL路由协议

针对低功耗有损网络中采用博弈论的网络拥塞控制(game theory based network congestion control protocol, GTNCC)路由算法在路由构建过程中仅仅考虑无线链路质量不能使网络拓扑最优,以及在拥塞控制过程中由拥塞节点的子节点判断是否切换父节点不能快速高效地缓解网络拥塞等问题,提出一种基于多维度量结合的集中式网络拥塞控制(centralized network congestion control based on multi-metrics combination, CNCCMC)路由协议。首先,为了降低网络拥塞发生的概率,CNCCMC路由协议综合考虑了节点剩余能量、缓存占用率、无线链路质量和中继节点当前子节点个数等多维度量完成路由构建;其次,当检测到网络拥塞时,CNCCMC路由协议依据网络拥塞节点进行流量分析和判断的结果采取集中式的方式控制其子节点的切换;最后,在网络拥塞缓解过程中,提出一种“乒乓效应”避免机制。理论分析和仿真结果表明,与GTNCC路由算法相比,CNCCMC路由协议在降低网络拥塞发生的概率、延长网络平均生存寿命和提高网络吞吐量等方面的性能得到了有效提升。     

基于节点中心性的时变复杂网络布局算法

目前,时变网络布局算法主要从网络结构和美学指标出发维持用户意象图,并没有考虑节点中心性的影响。为此,将嵌入节点中心性改进传统静态网络布局算法为时变网络布局算法。首先,引用节点半局部中心性指标改进PageRank算法来评估节点的中心性;然后,根据节点的中心性和稳定度来计算动态半径作为节点的约束因子;最后,在静态网络布局算法中加入控制节点移动的约束因子,形成基于节点中心性的时变网络布局算法。实验结果表明,所提方法可以在保存用户意象图和美学标准间达到平衡,且对大型时变网络也具有良好的计算能力。     

基于一个移动锚节点的无线传感器网络节点定位算法

节点定位技术是无线传感器网络应用的重要支撑技术之一,对此提出了一种基于移动锚节点的两步定位算法。该算法利用一个移动锚节点遍历整个网络,并周期性的广播包含自身当前位置的信息。把传感器节点的自身定位过程用基于无迹状态滤波(UKF)的目标跟踪方法实现。由于所用的目标状态模型和量测模型有一定的不确定性,所以先选取不共线3个锚节点信息,利用三边定位法提高滤波的初始位置精度,从而改善定位效果。最后仿真并分析比较了锚节点在多种移动轨迹情况下节点定位误差,结果表明本文所述两步定位法改善了对锚节点移动轨迹的特殊要求的限制,更适合实际情况,并取得理想的定位精度。     

基于虚拟传热的能耗均衡幂律重部署算法

针对大规模双层无线传感器网络自移动传感器节点覆盖控制的能耗均衡问题,提出一种基于虚拟传热的重部署算法。建立了以二次熵为基础的幂律熵模型,设计传感器节点与汇聚节点之间的绝对移动方法;利用邻居节点之间幂律熵流动的平衡关系,建立熵平衡方程,采用相对熵求得相对移动中参照节点选取概率的权重,设计相对移动方法。叠加两种自移动方法,进行迭代,达到网络熵平衡。实验表明,所提算法能够高效实现能耗均衡,及时避免能量空洞,延长了网络生命周期,并提升了覆盖率。     

一种新的Ad Hoc分簇算法及其性能仿真

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。提出了移动节点的平均连接度和能量状态的计算方法,并在此基础上提出了一种新的基于权值的分簇算法(NWBCA),通过对算法进行分析和仿真测试,证明了该算法的有效性。     

利用堆数据结构实现邻域重叠社团结构挖掘

基于当前复杂网络中社团划分算法普遍存在算法复杂度过高以及重叠节点挖掘不准确的局限性,提出了一种高效、快速、准确的社团划分算法。基于贪婪算法,建立最大模块度矩阵,并采用堆数据结构,划分非邻域重叠社团。通过分析局部网络的连边情况,计算邻域社团的划分密度,以准确挖掘社团间的重叠节点。新算法经过仿真分析和实证研究表明,算法复杂度降到近线性。     

基于SSC-tree流聚类的入侵检测算法

由于数据流具有快速、无限、突发等特性,实现高速网络下的实时入侵检测已成为一个难题。设计一种维持数据流概要特征的相似搜索聚类树(similarity search cluster-tree, SSC-tree)结构,在此基础上提出一种基于SSC-tree的流聚类算法用于高速网络的入侵检测。为适应高速、突发到达的数据流,算法采用了链式缓存、捎带处理和局部聚类策略。SSC-tree中的链式缓存区用于临时存放数据流突发时算法不能及时处理的数据对象,缓冲区中的内容随后被捎带处理。在高速数据流未插入SSC-tree参与全局聚类之前,利用局部聚类产生微簇来适应高速流的到达。实验结果表明,该算法具有良好的适用性,能够在高速网络环境下产生较好的聚类精度,有效实现高速网络环境下的入侵检测。     

TDMA体制下的移动自组织网时隙同步方法

在TDMA体制下的移动网状自组织网络中,为了解决网络时隙同步问题,提出了一种不依赖GPS授时的网络时隙互同步算法。各节点通过计算相邻节点的时隙偏差,通过加权计算并调整本节点的时隙位置,使网内各节点的时隙起始都调整到同一位置上,达到时隙的互同步。通过仿真和实验,分析并验证了移动自组织网络时隙互同步的收敛性能和抗干扰性能。     

基于节点动态连接度的网络社团划分算法

首先定义了节点动态连接度这一概念,然后介绍了基于节点动态连接度的网络社团划分算法,之后再对其中相关参数的取值范围和社团划分结果之间的关系进行了分析,并以Zachary网络为例验证了分析结论。在此基础上,以dolphins、polbooks和football 3个实际网络为对象,进行了社团划分实验,证明了本算法可通过动态调整参数实现对不同网络的社团划分。最后将实验结果与其他几种常见的社团划分算法结果进行了比较,证明了算法的优势,并对算法中需要注意的一些问题进行了说明。     

Ad Hoc网络MRP移动模型的研究

移动模型是Ad Hoc网络中各类协议和应用的基础,而移动节点的空间概率分布则是研究移动模型时关注的最重要参数。MRP模型是一种具有记忆特性的移动模型;与Ad Hoc网络其它移动模型相比,它在节点移动的稳定性和真实性方面具有显著优势。对MRP模型移动节点的空间概率分布进行了研究,给出了一维区域上的节点空间概率分布以及节点的相邻概率,并进一步讨论了节点的初始距离和转移步数对相邻概率的影响。最后对MRP模型二雏区域上的节点移动情况进行了简要分析。研究结果对基于该模型的Ad Hoc网络仿真具有实践指导意义。