基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法

针对放大前传多源协同通信网络,在保证系统满足一定中断概率的前提下,以最小化系统总发射功率为目标,提出一种基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法.由目的节点根据源节点的优先级因子,依次确定是需要直传还是选择中继进行协同前传,以及相应的源节点和中继节点的最优发射功率.该算法运算复杂度低,且无需在传输中实时更新,能节省系统开销.仿真结果表明,与直接传输和AF策略相比,该算法能有效节省传输所需要的总发射功率,且性能优于凸松弛算法,与最优穷举搜索算法相近.     

面向三峡库区水环境监测的分区多跳LEACH算法

针对无线传感器网络节点能量受限的问题,结合三峡库区水环境的具体应用环境,提出一种基于LEACH算法的改进型无线传感器网络节能路由算法——LEACH—PM。该算法将整个网络划分为若干个区域,各个分区内按轮进行建立分簇和传输数据。在簇建立阶段,考虑了节点的剩余能量;在数据传输阶段,采用单跳与多跳相结合的方式以降低网络的能耗。应用MATLAB对LEACH-PM算法与已有的LEACH算法进行仿真比较。实验结果显示,LEACH—M算法能更好平衡网络节点能耗,降低簇头节点能耗,延长整个网络的生存期。     

基于环形DNA分子的一种求解最大集团的计算模型

文中提出了一种基于环形DNA分子的新型计算模型.该模型的核心构成包括环形DNA分子,链霉亲和素包被的磁珠及环化酶.通过应用该模型解决了一个5个顶点的最大团问题,证明了该模型的可行性.在整个计算过程中,真解的搜索是借助于磁珠和环化酶,DNA分子结构在线性和环形之间相互转化.环形DNA分子的应用极大地减少了计算所需的时间和空间,算法的时间和空间复杂度均为O(n+m).对于解决一个n个节点的最大团问题,这种算法和枚举型算法相比,在搜索过程中所需试管数较少,只需n+1个试管,而利用枚举型算法则需要2n个试管.另外,文中构建的非枚举型初始解空间大大提高了DNA计算机的存储和计算能力.在将来,这种新型的DNA计算模型或许会成为一种解决某些NP完全问题的有效工具.     

认知无线电系统中的多中继分布式波束成形方法

本文考虑认知无线电系统中一对认知源目的节点在一组认知中继节点协助下与一对授权发射机和接收机共存的场景,研究了多个单天线认知中继节点在授权接收机处平均干扰功率门限约束及自身独立的平均发射功率约束下,最大化认知目的节点处信干噪比(SINR)的分布式波束成形,从而开发"空谱空洞"的问题.提出了两种波束成形方案:1)最大化SINR的最优策略;2)基于迫零准则的次优策略.最优策略将分布式的波束成形系数求解问题通过半定松弛转化为准凸的优化问题,从而利用二分法及内点法求解;并证明了求得的最优半定松弛解即为原优化问题的最优解.次优策略直接迫零对授权接收机造成干扰,并将来自授权发射机的干扰信号抑制为零.该方法对应的优化问题没有迭代运算,且约束函数简单,算法复杂度低.最后通过数值仿真分析了中继数、认知节点最大的发射功率和授权接收机的干扰功率门限等因素对两类算法平均传输速率的影响,并且通过对比实验验证了考虑授权发射机干扰信号影响带来的性能增益.     

基于AODV节能路由协议的改进

在AODV路由算法的基础上,提出一种节能路由算法MEE( Maximum Energy-efficient) -AODV.该算法通过改进AODV的请求(RREQ)分组获得整个网络的平均电池剩余能量,并且综合考虑跳数和节点剩余能量,以达到节能的目的.仿真表明,该算法在节能方面效果明显,延长了网络生存时间,有效提高了网络的性能.     

喷射转发算法:一种基于Markov位置预测模型的DTN路由算法

典型的容迟网络(DTN)场景常表现出大延迟、易中断、高误码率等特点,其中高效节能的路由算法更是一个亟待解决的问题.现有方法主要是通过发送多个副本来提高数据传输的可达性概率,但网络开销很大.为了同时兼顾成功投递率、网络延迟和网络开销,文中提出了基于Markov位置预测模型的DTN路由算法(喷射转发算法).该算法根据节点经过路径的历史信息,用2阶Markov预测机制预测目的节点可能的位置,针对该位置进行多路径的贪婪转发,使包有方向地扩散,减少网络中包的副本数.采用多副本转发的混合发送模式,在保证成功投递率的基础上,有效地减少包副本数,弥补了使用单一模式时不能兼顾网络开销和成功投递率的不足.仿真结果显示,在小节点密度、节点移动速度较快的网络环境下,与spray and wait算法相比,喷射转发算法能有效地提高成功传输率,减小网络开销.     

基于无线传感器网络的半导体设备数据采集设计

为了监测半导体前段制造厂的机台在生产过程中的关键参数,提出了一种基于无线传感器网络和以太网的半导体机台数据采集方案,研制了传感器节点和簇头节点,给出了传感器节点的硬件设计过程和部分源程序。测试结果表明：该系统可以对半导体机台关键生产参数进行远程采集、历史数据查询和故障实时报警,提高了半导体产品的良率以及工程师的工作效率。     

移动传感网中基于定向角度路由的数据收集

在Sink和节点不断移动的多跳无线传感器网络中,节点和Sink的位置不断变化.如果节点采用传统的广播方式发送数据,节点发送的数据在到达移动Sink之前,很有可能被大量的节点不断转发.这样不仅容易导致数据冗余过大,而且容易造成节点的能量消耗过快从而缩短网络生命周期.为了最大化网络生命周期,提出一种节能的算法ROAR来解决这个问题.首先,节点执行类似于选取簇头的收集器选择算法,能量高的节点以高概率决定是否成为收集器.然后,节点将数据发送给有效区域内的邻居节点.所谓的有效区域是指过节点作连接节点和Sink的直线的垂线,以垂线为边界,与移动Sink同侧的区域.最后,收集器采用折半角度传输的方式将数据发送给移动Sink.仿真实验结果表明,与目前已有的算法相比,算法ROAR能够有效地缩短收集一轮数据所需的时间、减少能量开销、延长网络生命周期.     

基于Markov链的最优多播机会路由算法

如何提高网络容量是无线网络领域的重要研究内容之一.无线信道固有的时变与广播特性在传统路由中未被有效应用,机会路由（opportunistic routing）可以利用这些特性,实现分集.另一方面,多播（multicast）可以利用网络中广泛存在的一对多业务,通过单次传输将数据送达多个目标节点,提高传输效率.本文中提出从Markov状态转移的角度研究多播机会路由问题,采用estimated transmission count（ETX）作为度量,设计了最优多播路由算法least ETX multicast opportunistic routing（LEMOR）,证明了利用LEMOR可得到最小的端到端ETX.仿真结果表明,与仅使用机会路由和仅使用多播相比,同时使用机会路由和多播的LEMOR算法能够显著提高网络的吞吐率.     

无线传感器网络中一种高效的距离差估计方法

RIPS系统通过测量干涉信号的相位提供了一种精度高、设备简单的无线传感器网络定位方法.但利用相位进行测距和定位的方法不可避免地存在相位模糊问题,RIPS系统采取的方式是在多个频率下对某一距离差进行相位测量,根据各相位测量值来搜索实际距离差.为了避免RIPS系统中这种繁复的搜索过程,文中提出了一种高效的距离差估计方法.该方法基于中国余数定理(CRT)通过闭式一次直接计算得出距离估计值,从而避免了搜索过程,极大地降低了节点运算能耗并且提高了定位系统的实时性.同时,为了克服传统CRT算法对噪声敏感的缺点,利用算法中加权系数具有的一些性质来减小噪声对估计结果的影响,提高了算法的鲁棒性.仿真结果表明该方法鲁棒性好,估计精度高,在无线传感器网络中具有良好的可行性.     

基于OPNET仿真平台的DSR协议性能研究

Ad Hoc网络的路由算法是在网络拓扑高度变化的情况下,无线自组网能否实现网络自组的关技术.本文介绍了AdHoc网络的基于源驱动的按需路由选择协议DSR,重点分析了基于OPNET的DSR模型的节点及其所支持的特性,并基于OPNET对全部采用固定节点的Ad Hoc网络,利用DSR作为其路由协议,分设场景进行仿真,对DSR协议随着节点数增多所表现出来的性能进行了比较和分析,最后总结了目前DSR协议存在的问题并提出了适当的改进建议.     

多天线放大转发中继系统基于MMSE的重传预编码设计

针对多天线放大转发中继系统,本文提出了一种基于MMSE的新的重传预编码方案,把重传预编码设计问题分解成两个子问题:离散的信道配对和连续的联合源、中继功率分配问题.最优的信道配对需要遍历所有信道配对方式,对于每一种配对方式,联合源、中继功率分配问题是一个多参数非凸的优化问题,本文提出了一种获得该问题最优解的算法和一种次优迭代功率分配算法,此种通过遍历信道配对获得最优重传预编码的方案计算复杂度较高.本文证明了在一跳信道信噪比趋于无穷时,最优的信道配对是使之前的子信道增益和当前另一跳信道奇异值大小排列顺序相反,进而提出了一种简化的信道配对方法.仿真结果表明,简化的信道配对和迭代功率分配算法性能均接近最优.本文所提出的重传预编码与已有的预编码相比,能获得明显性能提升.     

基于协作波束形成的中继阻塞混合无线物理层安全传输

针对双向无线协作通信系统的安全传输(信息论安全)问题,提出一种基于多节点协作波束形成的中继与阻塞混合机制来提高物理层信息传输的安全性.其基本思想是:在协作传输阶段,系统中的一部分协作节点进行分布式波束形成来帮助发送方发送信息给合法用户,同时另一部分协作节点发送干扰信号阻塞窃听者的侦听,从而显著改善系统在协作广播阶段的安全性能.基于这一机制,针对窃听者的瞬时信道状态信息已知与否,本文提出两种不同的协作波束形成方法和优化方案,这两种方案在数学上均归结为解决一个或一系列的二阶凸锥规划问题,从而可以通过内点法有效地求解.仿真结果和对比实验验证了在中继节点数目较多时本文提出的混合安全机制和波束形成方法相对于单纯的协作中继机制或单纯的协作阻塞机制而言显著地提高了系统的物理层安全性能.     

物联网定位与位置感知研究

物联网是近年来广受关注的新兴研究领域,被认为是信息网络在现实世界的延伸,是我国国民经济的重要增长点,将在未来科技创新和社会进步中扮演关键角色.物联网系统中,"物"节点位置是反映网络状态的重要信息之一.同时,"物"节点采集信息以及相应的信息交互过程都与节点位置信息密切相关.本文主要讨论物联网中定位与位置感知研究中的若干关键问题.探讨了物联网节点定位理论与方法,包括基于测距和非测距定位、物联网协作式定位、多传感器位置感知等议题,结合物联网中不同网络层次、应用场景和定位需求对节点位置感知技术进行归纳和总结.最后指出了仍存在的问题和值得进一步探讨的方向.     

一种基于多维DHT空间映射的P2P安全拓扑方案

基于DHT（distributed Hash table）的分布式检索和路由算法凭借其良好的分布性、自组织性、可扩展性等优点，正成为国际上结构化P2P（peer—to—peer）网络研究和应用的热点．但相对于传统的C／S fclient／server）网络，P2P网络的非中心化特点以及网络中节点较强的自治性和动态性，使得节点实施恶意行为的可能性大大增加，这令DHT对节点安全性的要求很难得到满足．本文提出了一种基于多维映射机制的安全DHT协议，该机制通过对标识符进行按组划分，将P2P网络中的节点映射到一个多维空间，并通过设计合理的路由算法，使安全工作定位到相对简单的节点区域内进行．理论分析和实验结果表明，本机制能够简化现有DHT安全机制，有效抑制恶意路由行为，提高资源搜索成功率．     

基于多特征的域间路由节点安全状态评估方法

域间路由节点安全状态评估能够实现对BGP节点安全状态的直观、实时描述,可为制定合理的安全策略,及时定位、抑制异常路由事件提供数据参考.然而由于完整的异常域间路由集难以获取,使得传统基于数据融合的状态评估方法不再适用.分析BGP节点间交互路由过程中存在的统计特征以及这些特征与域间路由节点安全状态的关系,进而提出一种基于多特征的安全状态评估方法.以平均路径长度和路由事件发生频率等属性为安全特征,并借鉴云模型理论转换定量特征为定性概念的思想,构建域间路由安全特征云,将正常态下的多属性综合安全特征转换为安全正常态,然后通过度量安全特征偏离正常态的程度来计算节点偏离正常态的程度,由此得到域间路由节点面临安全威胁的概率.实验结果表明,该方法能够实现对域间路由节点安全状态的评估,准确性高、实时性强,可为域间路由系统的安全稳定运行提供有力支撑.     

网络故障及自愈路由模型和算法

网络故障频繁发生,现有路由的自愈性难以确保发生网络故障后路由自动快速恢复或快速重建以保证分组的正常转发.在路由自愈过程中,网络路由可能是错误的,甚至会出现路由黑洞或路由回路,导致分组丢失,影响网络应用.为了解决这些问题,研究者设计了很多路由改进方案.文中在分析路由故障的基础上,提出了自愈路由的概念、模型和评价指标,总结分析了当前域内和域间自愈路由的方法.按照不同的自愈路由设计思路,将这些方案分成快速恢复方案和路由保护方案,详细分析了各类算法的有效性.最后探讨了自愈路由研究中需要进一步考虑的关键问题,并提出了综合路由快速恢复和路由保护的自愈路由方案.     

虚拟计算环境中的嵌入式DHT覆盖网技术

随着计算技术与网络技术的飞速发展,人们提出在互联网之上构建和谐、可信、透明的虚拟计算环境.通过覆盖网动态组织互联网资源是在虚拟计算环境中实现资源有效共享的重要途径.基于DHT的覆盖网技术具有可扩展、延迟低、可靠性高等优点,然而,虚拟计算环境中现有的DHT覆盖网无法满足互联网应用的"可信"需求.针对该问题,文中提出一种虚拟计算环境中的嵌入式DHT技术TrustedSKY,支持上层应用在覆盖网中选择可信节点形成"可信子组"(trustedsubgroup)结构,进而在组中实现安全可信的DHT路由.     

一种新的基于Jackson排队模型多中继跨层协作通信策略

文中提出了一种新的多中继协作通信策略,该策略基于Jackson排队模型同时对物理层(physicallayer,PHY)与媒体接入控制层(MAC)的跨层设计进行了分析.在物理层,重点探讨多中继节点情形下信噪比(SNR)门限与中断概率之间的关系.在MAC层,系统采用Jackson排队网络进行建模,单协作节点数据包排队准则为GI/M/1模型,多节点之间进行相互机会协作,进而分析了所提策略的系统吞吐量与时延性能.跨层设计仿真结果表明,在不同中继策略下,协作节点数的增加将影响物理层高频谱有效性区域的系统中断性能.此外,相对于传统两协作节点模型,所提策略可以达到显著的MAC层数据包吞吐量与时延性能.     

基于流形鸽群优化的智能合约重入性漏洞检测方法研究

重入性漏洞在智能合约中普遍存在,可能造成巨大的经济损失.现有的基于符号执行的静态分析工具通过预设的规则判断漏洞是否存在,然而预设规则不全面可能会导致重入性漏洞的误报.为了避免误报,本研究尝试从软件测试用例生成的动态分析角度解决这一难题.本文将该应用场景抽象为存在重入性循环路径的路径覆盖测试用例自动生成问题,通过生成并执行覆盖重入性循环路径的测试用例来检测重入性漏洞.以鸽群算法为代表的群体智能算法是求解测试用例生成这类黑盒优化问题的常用方法.鸽群算法在整个决策空间内围绕种群最优解邻域搜索,然而,问题的最优解可能并不在该邻域内,导致路径覆盖率较低.为了提升鸽群算法的路径覆盖率,本文将利用流形启发式算子改进鸽群算法,使其分配更多的算力搜索与优化目标相关的子空间,从而提升鸽群算法求解效率,覆盖重入性循环路径.实验结果显示,改进后的流形鸽群算法能够更加高效地生成覆盖重入性循环路径的测试用例,检测出被测合约的重入性漏洞.与Oyente, Securify和Smartcheck这三个智能合约测试工具相比,本文提出的方法能够有效避免重入性漏洞的误报,在实验的8个被测试智能合约中重入性漏洞识别准确率分别...