网格型煤矿瓦斯监测网络节点接入机制设计

为了解决煤矿瓦斯监测网格型无线传感器网络无线节点在同一信道上工作时容易产生数据冲突,不利于监测的问题,提出了一种网络的无线节点接入机制。将无线传感器网络中的端设备节点先分组,再使用随机竞争与时隙分配相结合的方法来解决该问题。实验表明,利用分组无线节点中的时隙分配,并在同一时隙内采用CSMA/CA机制传输数据,不仅可以减少时隙数,降低数据传输时延,还可以减少数据传输冲突,节省能量,从而提高了无线监测网络的可靠性和稳定性。     

WiMAX WMN中基于扩展图的链路调度优化

链路调度是Wi MAX WMN设计中面临的关键问题.为了最大化网络吞吐量,建模了无干扰最优链路调度模型.针对单位时隙需求的链路集,提出一种Wi MAX WMN中的启发式链路调度算法.进一步,针对WMN中节点的中继特性,设计了基于节点与链路分解的扩展图模型.通过细化传输过程以增强时隙的空间复用性,能够满足链路单次与多次传输的统一调度需求.一系列仿真实验结果表明,所提出的链路调度算法能够有效减少网络调度周期,提高网络吞吐量.     

EHWSNs中面向吞吐量和能耗优化的时隙分配算法研究

针对在具有移动汇聚结点(Sink)的能量收集无线传感器网络中,如何在数据收集时提升网络吞吐量和降低能耗的问题,分析了Sink移动距离与节点数据传输的时间周期之间的关系,将面向吞吐量和能耗优化的数据收集问题建模为基于混合整数线性规划的优化问题,并提出了一种基于有效传输周期的时隙分配算法来对其进行求解。算法主要分2个阶段进行：移动Sink在每个时间周期内识别出可进行数据传输的邻居节点,并为其分配时隙;移动Sink根据数据可用性对节点进行排序,并最终决定哪些节点在各个时隙期间发送数据。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法在吞吐量和能耗方面的性能优于当前典型算法,且计算复杂度更低。     

无线传感网中基于可变聚合率的时隙调度

针对任意数据聚合率模型下的时隙调度问题,研究了在不同调度周期下进行的各节点时隙分配算法的sink节点汇聚的数据信息量和网络节点能量消耗的变化情况.通过对节点调度时隙分配的优化,使其在满足sink节点汇聚的数据信息量的同时延长网络节点的寿命.仿真结果表明,在大于一跳节点最小调度周期的基础上,适当增大调度周期,并依此进行节点时隙的分配,可以使sink节点汇聚的数据信息量提高,而且网络的寿命也相应提高.     

基于无线自组织网MAC的FPRP协议改进研究

5次握手机制(Five-Phase Reservation Protocol,FPRP)是无线自组织网中常用的信道接入控制(Medium Access Control,MAC)时隙分配协议,通过随机竞争接入为广播业务预约无冲突的信息时隙,利用信噪比来判断通信链路是否可靠、增大节点发射功率、增加比特信息、消除非孤立死锁节点、简化协议的方法进行改进.仿真实验结果表明,改进的结果与实际的仿真结果一致.     

一种用于工业无线传感器网络的动态调度方法

传输调度是提高无线网络通信性能的重要手段,针对工业无线传感器网络,文章提出一种基于距离矩阵的动态调度方法。根据网络的拓扑结构建立初始时隙分配计划以及距离矩阵,构建时隙分配表并确定节点的发送和接收时隙。该方法既考虑了网络拓扑结构的影响,又考虑了节点数据产生周期的影响。仿真结果表明,该方法能显著降低网络的平均发送时间,提高数据传输的保真度。     

一种新颖的多信道多接口无线Mesh网络的接入调度算法

无线Mesh网络信道接入调度问题是指在一个调度周期内为网络中每个节点在信道上分配时隙,在该时隙上节点可以向邻居发送控制信息,问题的目标是最小化调度周期长度.提出采用饱和度(staturation degree)的方法来研究这个问题,与现有方法关键不同之处是,饱和度算法的每一步不是对节点本身,而是对节点的邻居依次分配时隙.在第一步完成对网络中邻居最多的节点的分配后,调度周期的长度已逼近理论下界,从而在随后分配过程中可充分实现时隙的空间复用.同时也提出了该算法的分布式实现,并对算法性能进行了理论分析.仿真实验结果表明,算法在各种情况下实验结果均非常接近理论的下限.     

多输入多输出的异构无线传感器网络时分多址调度算法

针对基于多输入多输出技术的无线传感器网络中节点接入信道过程复杂、容易产生碰撞等问题,提出了采用异构无线传感器网络模型和基于该网络模型的集中式时分多址调度算法．网络模型中的节点分为普通节点和带有多天线的特殊节点,节点被分为多个簇,特殊节点担当簇头角色,且在特殊节点间建立树形路由．该网络模型有效解决了分配时隙时节点的传输方向性问题．基于该模型的时分多址算法首先根据特殊节点的冲突节点度大小为节点染色,然后根据节点的数据包数与距基站跳数的乘积确定节点分配时隙的先后次序．实验结果表明,该算法可以有效避免冲突,提高时隙利用率,具有时延小、吞吐量大、适用于基于多输入多输出技术的无线传感器网络等优点．     

物联网中链路稳定和能量感知混合模型的组播路由协议

针对物联网络中容易出现节点能量消耗不均衡,路由稳定性差,数据容易丢失等问题,提出了一种改进的链路稳定和节点剩余能量感知的物联网路由算法。该路由算法首先建立了一种基于链路稳定性和节点剩余能量的混合路由模型,利用该模型对节点的能量和链路稳定参数进行综合预判,选出最优节点来组成网络。仿真结果表明,与AODV算法相比,该算法可以有效控制网络开销,提高数据转发率,延长网络生存周期,降低网络延迟。     

能量有效的无线传感器网络数据收集协议

针对无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)中数据收集易丢失的特点,提出了一种能量有效的数据收集协议?该协议引入链路质量门限来构造骨干投递网,提高链路可靠性?在构造算法中分配的核结点和非核节点分别采用2种不同的时隙调度表来进行数据传输,该调度算法让暂时不参与数据传输的节点进入睡眠模式,降低节点能量消耗?协议采用管道投递(pipeline delivery)模式进行数据传输,避免传输过程中的互干扰?TOSSIM实验仿真表明,与CTP(collection tree protocol)协议相比,该协议在不计算睡眠调度算法获得的能量增益情况下,仍获得较好的传输开销和更高的能量利用率,减小了网络整体能耗?     

Ad Hoc 网络动态时隙分配的混合 MAC 协议研究与仿真

针对 Ad Hoc 网络的节点具有移动性,信道具有多跳共享性的特点,提出动态时隙分配的混合媒体接入控制（media access control,MAC）协议,协议包括时隙分配和时隙竞争2个阶段。在时隙分配阶段,采用静态分配和动态调整相结合的方式,在为每个节点分配固有时隙的基础上,将不共享信道的节点时隙动态地分配给通信节点;在时隙竞争阶段,通过在子帧中设置不同优先级,在不参与通信节点的主时隙中,数据传输子帧被分成实时业务竞争阶段和非实时业务竞争阶段,竞争成功的节点在这个时隙传输数据,提高优先业务节点的接入概率。采用 NS2网络模拟软件进行仿真,结果表明,所提混合 MAC 协议提高了系统的分组投递率,降低了实时业务的平均时延,协议能够充分利用信道空间复用性,减少竞争,提高接入效率,适合 Ad Hoc 网络。     

802.11多速率无线局域网中的竞争窗口控制算法

针对此类网络的饱和吞吐量模型,分析了速率调整无法降低帧冲突的原因以及发送节点的尝试发送帧概率对网络性能的影响.基于发送节点的尝试发送帧概率和竞争窗口大小之间的关系,提出了一个802.11多速率无线局域网中控制竞争窗口的方法,该方法通过估计局域网中的平均连续空闲时隙数来控制竞争窗口,因此能够主动减少由于节点数量大造成的帧冲突,从而提高网络性能.模拟实验表明,在802.11多速率无线局域网中,竞争窗口控制算法的引入可以在已有的速率调整算法的基础上使网络性能大大提高,获得更好的吞吐量和公平性.     

一种无线传感器网络中快速汇聚传输调度算法

针对无线传感器网络周期性数据上报应用中"多对一"数据汇聚传输,研究TDMA调度算法,使得全网数据在最短时间内全部汇聚到sink.首先证明调度所需时隙数的下限为max(2nk-1,N),其中N为网络中节点数量,nk为最大分支中的节点数.然后针对树型网络中每个节点一个周期产生一个数据包的情形提出一种多信道的分布式TDMA调度算法,并将算法扩展到任意网络以及部分节点产生多个数据包的情形.分析表明算法所需时隙数为max(2nk,2×[N/2]),只需4个信道,每个节点最多只需缓存两个数据包.仿真和分析表明本算法在所需时隙数、算法复杂度和能耗方面优于同类算法.     

容迟容断网络中基于拓扑的双时隙路由算法

在公交车载网络等类型的容迟容断网络中,可以依靠全部或者部分网络拓扑信息进行路由计算.提出一种基于拓扑信息的双时隙路由算法.该算法将网络周期离散为时隙,计算路由时,采用当前时隙和下一时隙(即双时隙)内均有效的路径作为候选路径,从而保证多数业务在链路失效前完成转发.以传输延时和延时抖动率为依据,从当前和下一时隙内均有效的路径中优选路径,以容忍可预测的链路中断;通过提供备用路径,以容忍不可预测的链路中断,保证传输的可靠性和稳定性.对上述算法进行了仿真实现和性能分析,结果表明,该算法能容忍链路中断,报文递交率较高,平均传输延时较低.     

空基移动自组网中基于TDMA的 令牌时隙MAC协议

为了较好地提高控制信息的利用效率,提出基于时分多址(TDMA)的令牌时隙媒介访问控制(MAC)协议. 该协议采用控制信道与数据信道分离的方法,在控制信道按照网络节点的标号(ID)顺序,动态拥有令牌时隙,及时交换节点信息参数及数据传输请求;在数据传输信道采用预约分配的时隙进行高速数据传输,避免了节点间的传输干扰. 同时采用空分复用TDMA模式,极大地提高了有限信道资源的利用率. 仿真结果表明,设计的MAC协议能够有效地提高网络的吞吐量,满足不同服务质量(QoS)和传输时延的要求.     

一种改进的代价敏感型链路预测算法

为解决因网络数据分布不均匀性而造成的链路预测问题,提出一种改进的代价敏感型链路预测算法(Link Boost).设计一种有监督链路预测可变代价损失函数,该函数对低节点度有链路节点对出现分类错误时的惩罚大于高节点度有链路节点对,解决了节点度的分布偏差.考虑到以损失函数优化为目标的链路预测算法将导致社区内预测链路数量大于社区间的链路数量,进而设计一种Boosting算法来实现损失函数最小化.通过将网络分为多个分区,并对各个分区构建的弱学习器进行融合,提高了算法的可伸缩性.利用4个真实网络数据集进行性能评估.研究结果表明:Link Boost算法的性能与许多当前算法的性能相当或者优于当前算法.     

一种有限波长转换能力OBS网络的信令协议

提出一种基于竞争限制的信令协议.该信令协议融合了按需波长重分配(WAoD)和按需延迟(DoD)两种竞争处理策略,不仅在当次突发包传送过程中实现了数据传送时隙的可修改性,而且还支持对数据承载波长的重置操作,有效地从资源竞争中挽救数据突发包.仿真结果表明,在有限波长转换能力的OBS网络结构中,与DoD和以往传统信令机制相比,所提出的信令协议可明显降低全网丢包率,提高了网络性能.     

一种基于TDD的无线mesh网络随机自学习调度算法

基于时分多址(TDD)的无线mesh网络是实现无线多跳网络和宽带无线接入的一种关键技术.为用户提供一种可以保障稳定通信的有效的分布式算法是影响基于TDD的无线mesh网络性能的关键因素.本文针对TDD的无线mesh网络提出一种随机自学习分布式调度算法,这种算法是一种基于信息学习的随机选择算法.在网络中,任一节点都要根据其邻居节点控制消息中所携带的数据,学习邻居节点的调度信息,从而判断可用时隙.若上次信息传输成功,则节点仍然沿用上次的传输时隙;反之,节点在可用时隙中随机选择一个时隙发送控制消息.仿真结果表明,与IEEE802.16标准中定义的算法相比,提出的随机自学习分布式调度算法能实现更高的吞吐量.     

基于链路带宽的分布式存储系统框架及动态负载均衡技术

针对在节点间进行数据传输、备份等操作时,不同节点间链路带宽将限制分布式存储系统的性能的问题,借鉴软件定义网络及云存储技术的基本思想,通过对控制流与数据流的分离,提出了一种基于链路带宽的分布式存储系统框架及动态负载均衡技术.所提出框架中,在分布式数据节点之外引入一个中心控制节点,该节点掌握全局网络视图,全局网络视图中既包括数据存储表记录存储数据的分布,又包括当前链路带宽情况.在用户读取数据时,根据数据存储表确定需要的数据存放于哪些数据存储节点,指派相应的数据存储节点根据路由表发送数据包,并实时监测网络中的链路带宽负载情况,及时调整数据的传输路径.仿真验证所提架构和算法可以有效解决海量数据在不同位置的分配调度,以及缩短用户对大量数据提取的响应时间及提升存储速率等问题.      

融合流量预测和随机退避机制的ADC-SMAC协议设计

为解决D-SMAC等协议对SMAC单一改进及算法存在缺陷的问题,提出融合流量预测和随机退避机制的ADC-SMAC协议。针对节点队列属性不能精确体现网络流量的问题,在流量预报模型的基础上根据时间序列预报算法预测节点未来工作周期的流量值,得到符合实际情况的初始占空比,并结合网络平均剩余能量因子动态改变占空比;针对单一改进问题,在占空比调整的基础上引入快速冲突解决算法并利用节点发送数据包的失败次数及网络的当前状态对该算法进行改进,动态调整竞争窗口的值。NS2仿真实验结果表明:在数据分组不同的发送间隔下,该融合协议的吞吐量相较于D-SMAC提高了约15%、传输时延相较于QDSMAC减少了约20%;在较小的数据分组发送间隔下,协议的能量消耗有较明显的优势;网络生命周期与AdcbTP算法相比,也有所延长。