一种基于GM(1,1)的分簇WSNs拥塞检测与控制方案

针对分簇结构WSNs下中继簇首流量负担过重易引发局部拥塞的问题,提出了一种基于簇首数据吞吐量短期预测的拥塞检测与控制算法CMETR.该算法通过建立GM(1,1)灰色模型分析流经各簇首的当前流量,预测簇首未来的拥塞程度,并以调整簇内节点数据采集频率的方式减小簇首的数据传输压力,从而达到控制网络拥塞的目的.仿真结果表明:该算法有较好的预测精度,对即将到来的网络拥塞能够进行提前处置,且在网络繁忙时能够缓解链路压力,相对CODA算法有更好的稳定性和能耗特性.     

基于分区的能耗均衡路由协议

为了均衡无线传感器网络的节点能耗,增强网络稳定性,设计并实现了一种基于分区的能耗均衡路由协议.该协议设计了一种优化的分区算法,将节点基于分区划分而形成簇,解决了先前协议中簇的个数和分布的随机性问题;在选举簇首时,综合考虑了节点剩余能量、簇内节点能耗均衡、簇内部总能耗三个方面,采用三级簇首选择机制,选择的簇首既能均衡节点能耗,又可以降低簇群总能量消耗;在数据转发时,普通节点选择距离最近的簇首,在不超过通信距离阀值时,簇首可以隔层选择下一跳簇首,有利于缓解无线传感器网络的"热区效应".仿真结果表明:相比MEET和DREEM-ME路由协议,该协议能更好地均衡节点能耗、增强网络稳定性、改善网络服务质量.     

移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法研究

针对移动延迟容忍传感网络拥塞而造成的节点内缓存数量预测不准,数据传输延时速度过慢,数据分组投递成功率低等问题,提出一种移动延迟容忍传感网络拥塞控制算法。算法是基于节点状态感知的,构建移动延迟容忍传感网络拥塞预测机制,依据机制中所获取的历史缓存信息感知节点状态,对拥塞严重或中度拥塞的节点缓存队列内的数据进行信息聚合,提出拥塞控制的策略。最后通过仿真可得数据分组投递率、数据分组丢包率及响应时间、消息产生率。实验结果表明,所提出的拥塞控制算法能够预测缓存数量准确,减少数据传输时延,保证数据分组投递成功率,提高整个网络的工作效率。     

IEEE 802.16 Mesh网基于区分服务的拥塞控制机制

提出一种基于区分服务的拥塞控制机制(DiffServ congestion control,DSCC)用于解决Mesh网拥塞问题.该机制首先对到达节点的实时业务、非实时业务到达率进行周期性的统计,依据统计值对节点下一时段到达的主流业务类型进行预测,同时动态地调整缓存队列长度的阈值以监测拥塞.最后DSCC根据未来到达的主流业务类型,自适应地为节点设定传输避让指数,公平有效地缓解了网络拥塞.实验结果表明DSCC可以显著地缓解拥塞,提高数据传输性能.     

基于节点运动预测的社会性DTN高效路由

延迟容忍网络是一种缺乏持续连接的新型网络体系结构,采用存储-携带-转发的路由方式进行消息的转发.考虑到节点的特性及运动模式,基于分簇、社会网络的路由协议已成为近年来的一个研究热点.该文分析现有基于分簇、社会网络的路由算法的缺陷及社会网络的特点,提出了一种新型的混合路由算法CS-DTN(Clustering&Social Delay Tolerant Network):预测节点间的相遇概率并据此对节点进行分簇,簇内根据节点间相遇概率限定消息的副本数量,将消息以二分喷射的方式转发到更可能到达目的节点的中继节点;簇间对节点进行运动预测并结合节点的特性将消息不断地转发到更接近目的节点的中继节点.不同于已有的基于分簇、社会网络的路由算法,CS-DTN从多个角度结合了节点自身及节点间的特性,更考虑了对节点的运动预测,降低了由不必要的消息转发带来的资源浪费,同时也能更高效地将消息投递到目的节点.仿真结果表明CS-DTN较为明显地提升了消息的成功投递率并降低了消息的平均端到端延迟,在缓存足够的前提下,CS-DTN可以实现高达95%的投递率,而在资源有限的情况下也能获得80%以上的投递率.     

基于簇的CogWMN自适应多路径算法

在基于簇的CogWMN中,簇首和网关是簇间节点数据传输的瓶颈。本文分析了基于簇的CogWMN特点,充分发挥边界节点的作用,结合多路径调度策略,提出一种自适应多路径算法。仿真结果表明,该算法能够有效地缓解网络拥塞,减少网络延迟和丢包率,提高网络性能。     

基于虚拟网格的拥塞控制及能耗均衡路由协议

本文提出了一种基于虚拟网格划分的拥塞控制和能量平衡路由协议(congestion control and energy balance,CCEB),该协议利用多主节点、多路径地选取和更新方法,有效地均衡了网络能耗,延长了网络生命周期.在路径选择过程中,该协议综合考虑了下一跳节点的剩余能量、队列占有率以及前向度量指标,使靠近Sink节点的网格内拥有更多的转发主节点.在数据转发阶段,利用预测的方法对各节点进行拥塞检测和能量判断,避免使用发生拥塞或者剩余能量较少的节点转发数据.最后,通过NS2仿真平台实验,验证了CCEB协议在均衡能耗和缓解拥塞方面的有效性.     

基于最小跳数的无线传感器网络路由协议

高效地实现路由转发是无线传感器网络路由设计的一个关键点。该文在现有基于簇的分层路由机制的基础上,提出一种基于最小跳数的路由转发模式,其核心是在建立的簇中采用最小跳数路由算法。该算法简单、易扩展,簇内节点只要记忆各自一跳范围内的转发节点集,就能沿最短路径向簇首发送数据。仿真结果表明,该模式节能效果较好,延长了网络寿命。     

交通信息采集中WSN拥塞控制算法研究

为了提高交通信息采集系统中无线传感网络数据传输可靠性和实时性,提出一种高性能拥塞控制(HPCC)算法。针对单一拥塞检测无法准确预测网络负载情况问题,该算法根据队列占用率和拥塞持续时间定义拥塞预知状态指数,并通过对拥塞状态指数的判断,来准确预测拥塞趋势。为了避免最优路径失效导致网络瘫痪的问题,该算法基于TOPSIS理论思想构建选择模型,在拥塞节点周围建立临时最佳路径进行分流调节并将节点拥塞程度、剩余能量、距离原路径跳数以及信道接入率作为下一跳节点选择依据。实验结果表明,该算法能有效准确地检测拥塞,减小延迟,降低了网络能耗,保证数据的逼真度。     

无线传感器网络中一种簇首节点避免拥塞的方法

无线传感器网络的拥塞一般发生在有中继任务的簇首节点和汇聚节点部分。文中通过选用缓冲区占用率界定拥塞的发生,利用汇聚节点广播增加拥塞簇首节点的传输率,传输率由WLCA算法算出,仿真结果表明WLCA算法能在一定程度避免簇首节点的拥塞,但稳定性有待进一步加强。     

基于剩余能量预测的WSN模糊分簇算法

为了进一步降低无线传感器网络的能量消耗,延长网络寿命,提出一种基于剩余能量预测的无线传感器网络模糊分簇算法。新算法根据节点到基站的距离和邻居节点的数目,对候选节点转发数据的能耗进行预估,得到节点的预测剩余能量。然后采用模糊算法在综合考虑候选节点的原始能量和预测剩余能量的基础上计算竞争半径,选出多个簇首,构建大小不均的簇。仿真实验表明,与其他路由算法相比,该算法可以更好地优化簇的结构,均衡网络能耗,延长网络的生命周期。     

煤矿井下时间敏感网络分布式精确时间同步算法

为满足煤矿井下网络海量节点间时间同步高精度、低能耗需求,基于多Sink节点非均匀分簇结构的煤矿井下时间敏感网络(TSN),提出了一种分布式精确时间同步算法。煤矿井下TSN分为3层:包含所有Sink节点的TSN汇聚层;Sink节点与各自通信半径内所有簇首节点组成的主网络;簇首节点与簇中普通节点组成的次网络。TSN汇聚层应用gPTP算法实现Sink节点间纳秒级时间同步;主网络中采用基于卡尔曼滤波的优化算法预测并补偿频偏、相偏和噪声误差,提高网络时间同步精度;次网络利用基于广播的单双向混合同步算法减少同步消息包数。仿真结果表明,该算法能有效提高网络时间同步精度与稳定性,减少网络时间同步能耗。     

基于Markov流量预测和改进蚁群算法的分簇自适应路由

为了改进传统分簇路由协议的被动轮换簇头导致的簇头过早死亡,以及寻找簇间多跳路由时仅考虑长度因素而导致路径拥塞的缺陷,提出了一种基于Markov预测节点数据流量和改进蚁群算法的分簇路由协议;在网络初始化阶段,Sink节点对整个网络进行非均匀分簇以避免"盲区";簇成员节点存储自身的状态序列并能预测在未来时刻的数据流量,当簇头需要轮换时,簇头管理节点接收节点预测数据并选择具有最小数据流量的节点作为新簇头;在寻求簇间多跳路由时,引入改进的蚁群算法,使得簇头在选择下一跳节点时,综合考虑路径长度、节点剩余能量以及路径拥挤度等因素;仿真实验证明文中的分簇路由协议能最大程度地均衡节点负载和延长网络的生命期,在运行到450轮时才出现第一个死亡节点,较其它方法具有较大的优越性。     

无线传感器网络中基于链路转发的拓扑控制算法

提出一种基于链路转发的混合分簇(LTHC)拓扑控制算法.该算法是在传统低功耗自适应集簇分层型(LEACH)算法的基础上,通过改变簇首的通信方式来降低能耗.算法主要思想是:在网络生成若干簇后,在簇首与SINK节点之间建立一条链路,并且链路节点为非簇首节点,簇首通过该链路转发数据到SINK节点.通过这种通信方式可以有效降低离SINK节点较远的簇首能量消耗,使得网络的能量消耗平均分布到网络其他节点上,从而延长网络的生命期,提高网络通信量.通过仿真,发现LTCH算法远远优于传统LEACH算法,在通信量和网络生存期上都有很大的提高.     

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。     

DTN中基于消息质量度和节点可信度的拥塞控制

DTN(Delay Tolerant Network)具有间歇性连接、资源有限以及拓扑结构随机动态变化等特点,因此会受到网络资源有限和网络拓扑不确定性的限制,极易产生网络拥塞。针对这一问题,提出了一种基于消息质量度和节点可信度的拥塞控制策略CCMQ(Congestion Control Based on Message Quality and Node Reliability in DTN)。该策略主要根据消息的质量度划分消息的优先级,在转发消息时,将优先级高的消息优先转发;在选择下一跳节点时,选择节点可信度高的节点进行消息的转发,并充分考虑中继节点自身的属性;在发生拥塞时,消息质量度小的消息被率先丢弃,同时增加了S-ACK消息确认删除机制,以释放节点的缓存空间,从而有效缓解节点拥塞。仿真结果表明,相比传统的拥塞控制算法,CCMQ在消息递交率、网络负载率和平均时延性能方面都有较大的提升。     

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。     

基于多元分层感知的移动物联网区域分割算法

为解决物联网区域分割引发的低质量数据传输、高频率网络拥塞等问题,提出一种基于多元分层感知机制的高效安全区域分割算法。根据节点间数据交换的紧密程度,将网络拓扑分割为网络层、传输层和最终汇聚层,设计多元分层感知模型,增强簇头节点的更新能力。结合机会路由连通特性,设计基于机会碰撞信息提取机制的区域分割子算法,借助拉格朗日模型进行特征挖掘,提升节点机会碰撞度并优化区域分割效果。基于簇内节点关联度,构建能量-路由双因子裁决机制,实现区域信息与簇头节点的数据交互并缓解数据拥塞。实验结果表明,与基于改进移动中继和楔形合并-能量空洞消除的区域分割算法相比,该算法具有更好的网络区域分割效果及更强的数据拥塞控制能力。     

基于分簇的无线传感器网络节能路由算法

针对传感器网络能量有限的特点，提出一种基于分簇的节能路由算法—CESR算法，算法采用逐步求解的方式，将整个网络分成若干个交叠簇，整个网络有簇间和簇内两级拓扑。节点在选择路由时先根据簇间拓扑选择簇路由，当数据经过某个簇进行转发时，边界节点根据簇内拓扑产生簇内路由，算法尽量选择消耗能量值最小的路径转发数据，并且能够避免低能量节点，算法存储开销和控制消息相对较少。     

DTN中基于Epidemic路由的拥塞控制策略研究

DTN(Delay Tolerant Network)网络具有间歇性连接、存储容量有限等特点,因而极易耗尽有限的网络资源,导致网络拥塞,降低网络性能。针对这个问题,在Epidemic路由算法基础上提出一种基于消息冗余度和节点缓存空闲率的拥塞控制策略RBCCS(message redundancy and node buffer residual rate-based congestion control strategy)。该策略要求发送节点以本身缓存空闲率为阈值,只将消息递交给缓存空闲率大于该阈值的邻居节点,避免盲目洪泛。此外,提出综合考虑消息生存时间、消息已转发次数和消息接收时刻的消息冗余度的概念。根据消息冗余度来优化缓存管理策略,拥塞发生时,冗余度大的消息被率先丢弃,使得拥塞节点获得足够容纳新消息的空间。仿真结果表明,应用该策略的Epidemic路由算法能使平均时延降低6.8%,消息递交率提升15.8%,开销率降低14.4%。