移动自组织网络中一种基于多点中继策略的优化泛洪广播算法

多点中继(multipoint relaying,MPR)是一种有效的移动ad hoc网络即时泛洪广播策略.选择尽量少的邻节点以覆盖2跳(2-hop)范围内所有节点是MPR策略的关键.然而现有的基于MPR策略的泛洪算法忽视了转发节点之间所存在的共有邻接关系对结果的影响.在分析转发节点之间连接拓扑关系的基础上,发现尚未被覆盖的2跳节点集合的势(cardinality)可以进一步压缩,从而进一步减少冗余的转发节点.同时,讨论了利用自裁减(self-pruning)提升MPR性能的可能性.据此提出了基于共有邻接关系消除的自裁减辅助MPR优化泛洪广播算法(ECARSP).理论分析和实验结果表明,ECARSP在转发节点数量和网络负载等方面均要优于现有的移动ad hoc网络MPR泛洪算法.     

一种面向可靠传输的数据链中继策略研究

数据链采用泛洪中继(Flood Relay)策略实现信息在全网的广播,该策略通过冗余发送提高传输的可靠性,但是在网络节点密集的情况下,将引起过量的泛洪开销,因此被认为是低效的。分析了数据链的双时隙中继泛洪模式,并在此基础上提出了一种面向可靠传输的MPR(RA-MPR)策略,该策略保证在满足可靠性约束和传输时延约束等条件下,根据节点的主控关系、节点的可靠度以及节点间的邻接关系进行优选中继节点,构成具有中继功能的临时性的核心网络,该网络随着拓扑结构的变化、电磁环境的变化、节点的毁伤以及主控关系的变化而动态变化。通过算法分析和仿真,比较了该策略在不同网络规模和传输半径条件下的性能,分析结果显示该策略不仅降低了泛洪开销,而且保证了报文传输的可靠性。     

机会网络下基于信任机制的改进Epidemic算法

针对 Epidemic 算法导致机会网络拥塞引发的路由可靠性问题,提出一种基于信任机制的改进Epidemic算法。通过构建节点之间的信任机制,提供具有足够可信度的节点作为消息的下一跳转发节点,使消息进行有限规模的泛洪传播。仿真实验结果和分析表明,改进后的Epidemic算法避免了泛洪机制引发的网络拥塞问题,并且在路由可靠性和传输性能上有一定的提高。     

高效的MPR选择算法

OLSR(optimized link state routing)协议中最重要的功能之一是多点中继(multi point relays, MPR)节点的选择,该协议中路由的计算就要依靠MPR选择相关表项。传统的MPR算法只是减少了同一区域内相同消息的泛洪,并没有考虑网络中新加入节点获取全网拓扑信息的时间问题。针对该问题进行了研究并提出一种高效的MPR选择算法,该算法有三个步骤:首先减少了部分拓扑控制(topology control, TC)消息冗余问题;然后选择MPR时考虑有效覆盖面积让新加入的节点获取全网拓扑信息所需的时间缩短;最后考虑到移动性对网络拓扑的影响,基于历史信息预估下一时刻节点的位置,增强了链路的稳定性。通过仿真,将改进的MPR算法与传统算法比较,端到端时延降低,数据包的传递成功率也有所提升。     

蓝牙Mesh网络AODV路由改进算法

蓝牙Mesh网络使用泛洪进行多跳通信,在没有路由机制的情况下,由于消息的连续广播,原有泛洪机制会导致网络开销增大和通信延迟。本文基于能量有效的AODV改进算法E-AODV使用MATLAB进行仿真,根据跳数、节点剩余能量、链路质量来选择最优节点进行数据包的转发。仿真结果表明,E-AODV算法可减小蓝牙Mesh网络中RREQ数据包传输数量,通过与传统泛洪、AODV算法比较,该算法能够有效降低数据包传输时延,降低网络能耗,提高网络性能。     

无线传感器网络跨层自适应唤醒算法研究

时钟同步与能耗有效性是无线传感器网络多跳传输关键问题.提出一种自适应唤醒算法,在MAC层和网络层进行跨层优化,节点按需自适应唤醒,实现多跳网络的协同传输,能够有效降低系统能耗.该算法不需要节点间的周期性同步,减少了频繁的包交换带来的数据冲突与能量浪费,从而提高了网络可靠性和能耗效率,提高了基于IEEE802.15.4标准的多跳网络的节能效率.为了验证算法有效性,工作分别在NS-2仿真环境和实际应用场景下进行了仿真与测试验证,结果表明在传输可靠性和节能效率上均由较大提高.跨层自适应唤醒算法可进一步推广到大规模异构自组织网络中.     

基于协作MIMO的多跳WSN动态分簇选择算法研究

为解决基于协作多输入多输出(Multi-input multi-output, MIMO)的同构无线传感器网络(Wireless sensor networks, WSN)能量节省与能耗均衡问题, 建立了多跳分布式WSN系统模型. 对协作MIMO通信中的簇间长传输距离与簇内短传输距离进行了分析, 找到与传统单输入单输出(Single-input single-output, SISO)传输相比更节省能量的距离门限. 根据分析提出了一种新的基于剩余能量与距离门限的动态分簇(Dynamic clustering based on remaining energy and distance thresholds, DCREDT)选择算法, 在节省能量的前提下, 使剩余能量较大的节点优先成为簇首, 实现了簇首与其他节点之间的能耗均衡. 最后分析了采用DCREDT选择算法进行多跳传输的总能耗, 并仿真验证了该算法的合理性与有效性.     

一种SRIO网络负载均衡最短路径路由算法

在串行RapidIO传输过程中,路由选路算法是影响传输性能的重要因素之一。针对串行高速输入-输出(SRIO)网络深度优先搜索分配路径非最优问题,提出一种负载均衡最短路径路由算法。通过广度优先搜索对SRIO网络中的节点进行枚举并建立网络拓扑信息,以路由跳数定义路由的成本,根据改进Floyd-WarShall算法计算并保存交换节点间的K最短路径。给出预期负载的概念和链路上的路由路径数量来定义链路的负载,采用负载均衡算法从K最短路径中进行选路,建立SRIO网络最短路径约束的负载均衡路由。实验结果表明,与深度遍历路由算法、最小跳数算法相比,该算法在网络传输平均跳数、链路平均负载和链路负载均衡方面有更好的表现,能够有效提升SRIO路由网络的稳定性。     

基于最小跳的WSN传输可靠性路由算法

以节能和提高传输可靠性为目的,提出了一种基于最小跳的WSN传输可靠性路由算法。数据分组沿最小跳的路径向Sink节点传输,并在路由时选择可靠性评估值较高的＂下一跳信任节点＂进行转发,算法采用逐跳的NACK机制实现分组的丢失检测和重传,并能有效处理数据拥塞状况。理论分析和仿真实验表明,该算法具有良好的性能。     

无线传感网多Sink负载均衡路由协议

大多数无线传感网络应用中,传感节点将所采集的数据传输到距离最近的汇聚节点(Sink),从而形成"多对一"的汇聚型传输.如果节点持续向Sink节点发送数据,由于传感节点产生和多跳传输转发数据分布的不均衡性,普遍采用最近Sink(nearest sink,NS)导致部分区域节点负载过重能量耗尽,整个网络分割,缩短网络寿命.为了延长网络寿命,在多Sink情况下提出一种基于最近Sink机制的启发式负载均衡路由协议.此算法不仅考虑Sink间均衡,同时考虑局部区域负载均衡.仿真结果表明本算法网络寿命大大优于同类算法.     

EF-MPR,a new energy eFficient multi-point relay selection algorithm for MANET

MultiPoint Relay (MPR) selection algorithm is a flooding technique for propagating a broadcast message inside an ad-hoc network which reduces the number of unnecessary broadcast messages in order to save more energy in the network, minimize the number of packet collisions, and speed up the propagation time. In this paper, we demonstrate that MPR selection is an application of Set Covering Problem (SCP). A few optimization methods are developed in this work to find the optimum solution including Simulated Annealing (SA), Tabu Search (TS), Genetic Algorithm (GA), and a new greedy algorithm. Extensive simulations are set up to evaluate the developed methods. The new algorithm is named Energy eFficient MPR or EF-MPR in short. The simulation results show that EF-MPR can reduce the number of MPR nodes up to 19%. Moreover, EF-MPR algorithm reduces the power-consumption of network up to 12% and speed up the propagation time by 9%.     

Broadcasting based on dominated connecting sets with MPR in a realistic environment for WSNs & ad hoc

Broadcasting in wireless sensor networks (WSNs) is the dissemination of packets from one node to all nodes in the network. This flooding causes redundant data and broadcast storm problems. To counteract this effect, many methods have been introduced to minimize the redundancy, such as MPR (MultiPoint Relay) or DS-MPR (Connected Dominating Sets with MPR). These methods stipulate that a packet is correctly received if the receiver node is in the transmission radius of the sender node. But this fact is not always true, due to many factors like signal attenuation, noise and existence of obstacles. This paper focuses on DS-MPR. Firstly, we test it in a realistic environment to show its limit in terms of reachability. Secondly, we introduce a modification of DS-MPR to be applicable with a realistic physical layer. Our heuristic method is called RDS-MPR (Realistic DS-MPR). This heuristic has improved DS-MPR in reachability, which may exceed more than 94%. Finally, we introduce an extension of RDS-MPR, called eRDS-MPR (extended RDS-MPR) which provides a reachability of up to more than 97%.     

一个高效的移动自组网广播协议

广播操作是无线移动自组网络中常用的操作,通常采用洪泛业实现。无控制的洪泛会带来大量重复消息,大大降低网络的吞吐率,称为广播风暴问题。鉴此,本文提出了一个高效的广播协议。通过在广播时有选择地转发消息,该协议能大大减少洪泛中的广播开销。模拟试验证明,本文提出的协议性能优于洪泛,可伸缩性强,实现简单,能有效地
地用于移动自组网中。     

Concurrent Broadcast for Information Dissemination

Concurrent broadcast involves the dissemination of a database, consisting of messages initially distributed among the nodes of a network, so that a copy of the entire database eventually resides at each node. One application is the dissemination of network status information for adaptive routing in a communications network. This paper examines the time complexity and communication complexity of several distributed procedures for concurrent broadcast. The procedures do not use information depending on the network topology. The worst-case time complexity of a flooding procedure for concurrent broadcast is shown to be linear in the number of nodes plus the number of messages, and no other procedure for concurrent broadcast has a better worst-case time complexity. A variant of flooding is proposed to eliminate redundant message receipts from the flooding process by real-time signaling between neighbors concerning messages residing at each. This variant can reduce communication complexity, while having a worst-case time complexity similar in form to that of the flooding procedure. Special properties of concurrent broadcast in a tree are also given. The present time complexity results can be used to bound the time during which inconsistent databases may reside at different nodes, to evaluate and compare procedures for (or including) concurrent broadcast, and to schedule a sequence of instances of concurrent broadcast so that the instances do not overlap and there is no need for sequence numbers.     

一种带位置约束的移动Ad hoc网络广播算法

Ad hoc网络是一种具有高度动态拓扑结构的移动网络。广播服务是其中基本的操作，但使用传统的洪泛法会带来广播风暴问题。提出基于位置的延迟传输算法，根据节点的GPS定位信息选择需要再广播的节点，可以大大减少洪泛带来的广播开销。还就一种典型情况分析了如何取舍再广播节点。提出的算法易实现，有较好的带宽利用率，优于洪泛法。     

移动自组网络中采用连通支配集的有效广播技术

广播是移动自组网络(MANET)中的一种常用操作.许多移动自组网络的按需路由协议依赖于它来发现任意两个节点之间的路径.广播也是许多MANET应用中发布信息的重要手段.实现广播的直接途径是洪泛(flooding).然而,在没有有效的控制机制下,洪泛将带来严重的消息冗余、传输冲突和碰撞问题.基于图论中的连通支配集(CDS)概念,提出了一种有效的广播途径.它能较大地减小消息的冗余度,同时保持了洪泛的优点.模拟结果表明,提出的广播途径优于一个基于CDS的分布式算法和一个基于簇(cluster)的途径.     

MBQR:Ad Hoc网络中基于多点中继的QoS路由

基于泛洪方式的QoS路由存在浪费网络资源和不能有效地指导路由搜索两个主要问题,文章基于多点中继(MPR)的思想,提出了一种改进的路由协议-MBQR协议.MBQR节点提前收集局部拓扑信息,并通过某种策略选择节点的多点中继节点集.当应用有数据要发送时,利用这些中继节点引导路由搜索,从而快速地找到符合需求的较优路径,并且降低网络开销.仿真结果表明MBQR协议在网络规模较大、网络动态性适中的环境中,减少了路由建立时延和泛洪消息数目并且提高了路由协议的适应性.     

VANET中一种基于概率转发的AODV路由协议

泛洪被作为实现广播通信的最简单的技术,广泛应用于车联网VANET(vehicular Ad Hoc network)路由.然而,由于VANET中节点的快速移动以及网络拓扑动态变化,简单的泛洪容易导致大量的冗余数据包,并引发广播风暴.为此,以典型的按需式距离矢量路由协议AODV (Ad Hoc on-demand distance vector)为基础,提出基于概率转发的AODV路由协议,记为AODV_P.AODV_P协议利用概率转发机制替代AODV中的泛洪.节点利用距离、密度信息计算转发概率,并依据转发概率设置计时器.计时器时间越短,成为下一跳转发节点的可能性越大.仿真结果表明,提出的AODV_P能够有效降低冗余数据包,缓解广播风暴问题.与AODV协议相比,AODV_P在传输时延、数据包传输率方面得到了有效提高.