基于Q-Learning的无线传感器网络生命周期平衡路由

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)由于容易部署和安装成本低等优势,受到学术界和工业界的广泛关注。然而无线传感器网络的节点在能量、计算能力、存储能力和带宽等方面都存在很大的局限性,复杂的传统网络路由协议无法直接应用到该网络中,因而简单高效的路由协议成为无线传感器网络的研究重点。为了延长传感器的工作时间,文章基于增强学习算法提出一种平衡无线传感器网络生命周期的路由协议Q-WRP。该协议综合考虑了节点的能量、到汇聚节点的跳数、传输时延等信息,为每个转发节点分配计算一个转发质量(即Q值),最终根据各转发节点Q值的大小选择出最优的转发路径。NS2仿真结果表明,该算法延迟了网络第一个死亡节点的出现时间,可以有效平衡网络节点的生命周期。     

一种新颖的无线传感器网络双向路由协议

目前对于传感器网络路由协议的研究越来越引起科学和工程界的广泛重视,但对于双向路由协议的研究还相对比较少,这是由于在传感器网络中,现有带宽对上行和下行链路同时工作支持得并不是很充分。一般来说,基于树型结构的上行路由被用来从感知节点接收数据,而下行路由一般以泛洪的方式广播兴趣信息到感知节点,这导致在下行链路上经常出现过载的情况。本文基于新颖的地址标记方式提出了一个有效的传感器网络双向链路路由协议,而且该方式在每个节点上只占用很小的地址空间。仿真结果表明,相对于传统的泛洪方式的路由协议来说,我们所提出的路由协议所产生的控制包数量远远小于已有路由协议。     

基于蚁群的无线传感器网络路由算法

针对无线传感器节点能量、通信能力及计算能力有限等特点,将蚁群算法应用于无线传感器网络,提出一种改进的蚁群路由算法,考虑了节点的能量、距离、通信半径和传输方向等参数.实验结果表明:该算法有效地减少了网络能量消耗、节点死亡数、路由跳数和数据传输的路径长度,延长了无线传感器网络的寿命,实现无线传感器网络在通信过程中快速、节能的路由。     

WMSN中的一种实时地理路由算法

针对基于地理位置的路由协议在无线多媒体传感器网络中存在的路由空洞问题,提出了一种新的地理路由算法RTGR.该算法通过周期性的空洞检测收集所有空洞边界节点的位置信息,并利用距离形成一个覆盖空洞的感知域.数据包到达感知域后,动态选择空洞边界上的凸包节点作为中间节点进行转发,形成有效的空洞迂回路径,避免陷入路由空洞.仿真结果表明,该算法的路由平均跳数明显减少,能够保证多媒体数据在多路由空洞环境下的实时传输.     

无线传感器网络中基于链路层服务的最可靠路由路径建立算法

无线传感器网络中, 链路通信质量随时空变化很大, 并且有5\%到15\%的非对称链路存在. 链路层服务不但可以发现邻居传感器节点, 测量和预测邻居节点间的链路通信质量, 而且还能提供链路数据转发机制减轻单向链路对其他协议的影响. 为了进一步提高路由路径的可靠性和减少能量损耗, 本文利用链路层服务, 采用分布式算法, 为每个传感器节点建立了到汇聚节点的最可靠路由路径, 并理论分析该算法的性能, 最后在无线传感器网络模拟器TOSSIM上进行了模拟. 实验结果表明, 基于链路层服务的最可靠路由路径建立算法, 可充分利用单向链路建立更可靠的路由路径, 有多于17\%的节点建立了更可靠的路由路径, 路由路径的可靠性提高了2\%到51\%.     

WSN中一种基于EDC的机会路由协议

对于有损链接无线网络,机会路由的性能优于传统单播路由,然而由于无线传感器网络具有很强的占空比特性,使得现有的机会路由协议不适用于无线传感器网络。为此,提出一种基于占空比唤醒估计值(EDC)的机会路由协议,将EDC度量的关键特性作为路由度量,以支持分布式计算,从而生成无回路路由拓扑。通过理论分析表明EDC度量可以近似得出报文转发需要的占空比唤醒真实值。Twist和Motelab测试床上的实验结果证明,与基于预期传输次数的机会路由协议相比,该协议在无线电占空比值、时延和转发节点数量等方面性能更优。     

基于异构无线传感器网络的路由协议改进策略

提出使用异构无线传感器网络提高网络稳定通信期的路由协议改进策略。该策略采用链状路由算法的分簇策略既延长了无线传感器在异构环境下的生存周期,也延长了传感器网络稳定期。仿真结果显示相对于分层路由协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)和SEP(Stable Energy Protocol)来说,该改进策略在延长网络生存期及稳定期方面表现较好。同时,从仿真结果也可以看出较长的稳定期依赖于异构网络中高级节点的设置,部份传感器节点需要拥有更多的额外能量。     

基于IPv6的WSN最佳转发路由协议

基于IPv6的无线传感器网络引入TCP/IP架构,网络层遵循IPv6相关标准.现有的无线传感器网络路由协议不能直接应用,因此有必要为基于IPv6的无线传感器网路(如6LoWPAN网络)设计新的路由协议.针对基于IPv6的WSN其CPU、存储、通信及能量资源高度受约束的特性,提出了一种最佳转发路由协议.该协议获取邻居节点的链路估算、成本估计和RSSI值,然后基于这些参数计算各邻居节点的最佳转发值,选择拥有相对最佳转发值的节点作为数据包转发的下一跳.试验测试结果表明,相比RIP和贪婪转发路由协议,该协议提供了更好的吞吐量性能,吞吐量分别高出11％和43％.     

WSN中MAC层编址技术分析与比较

当前无线传感器网络的MAC层编址技术利用哈夫曼编码的方案缩短了平均地址长度,但需要几轮协商过程。基于网络分簇结构的方案结构清晰,但地址分配不公。基于地理位置信息的方案有助路由,但高精度的位置信息难以获得。针对上述问题,在分析无线环境下地址复用原理的基础上,给出几种典型方案,比较其性能差异和适用范围,给出动态编址需要解决的问题。     

基于深度与可靠链路的水下无线传感器网络机会路由

在水下无线传感器网络中,传感节点带宽和能量受限阻碍了从移动节点至声纳浮标的数据传输。为此,提出新的水下无线传感器网络的机会路由协议。引入深度阈值提高吞吐量,减少跳数,利用深度阈值构建候选转发集,计算候选转发集内节点的路由指标,依据路由指标设置优先级,根据优先级设置定时器,并进行抑制冗余数据包数。实验结果表明,与基于压力感测协议相比,该协议能提高网络吞吐量,并降低能耗。     

基于IPv6的无线传感器网络接入设计*

无线传感器网络(WSN)与现有网络基础结合是WSN研究中必须解决的技术问题之一。在IPv6协议下,提出了一种大规模无线传感器网络接入国际互联网方式。本接入方式以数据应用为中心,按地理位置为无线传感器网络映射IPv6地址,由此设计了一种基于地理位置信息的顺时针逐格CGRP路由协议,并通过仿真实验分析协议的稳定性和路由分组传输成功率,最后阐述了以网关为路由接口的无线传感器网络与Internet通信机制。该接入方式既能根据IP对无线传感器网络寻址,又能降低无线传感器网络全IP化带来的高额开销,符合无线传感器应用     

无线传感mesh网络的分段地址分配策略及其路由

无线传感器网络中的设备具有能量、缓存空间、通信和计算能力受限的特点。因此,无线传感器网络路由算法需要具备低存储开销、低计算复杂度、无路由发现等特征。HiLow是一种分层路由协议,它完全符合上述特点,且比IEEE 802.15.5具有更好的路由特性。但HiLow存在一些不足,如地址利用率低、仅适用于小规模网络等,无法应用于如环境监测、动物保护等具有较多节点数量和较大网络规模的应用场景。提出了一种两段地址分配策略TFA,它将16位地址分成两段,前段地址用于全功能设备的地址分配,后段地址用于精简功能设备的地址分配。理论分析和数值仿真显示, 相比于HiLow,TFA具有更大的地址利用率和路由树最大深度,能够适用于更大规模的无线传感网络。分析了TFA的mesh路由优化特性,提出了基于TFA的mesh路由算法。仿真结果表明,基于TFA的mesh路由在存储空间使用和能耗等方面都优于IEEE 802.15.5。     

无线传感器网络路由协议研究

路由协议提供了从源节点到目的节点的优化路径,在无线传感器网络体系结构中至关重要。本文首先针对无线传感器网络的特点,提出了在路由协议的设计过程中需要重点考虑的性能指标,然后分析了一些当前典型的路由协议,并从拓扑结构、通信模式、路由开销等方面对这些协议进行了比较,最后结合该领域当前的研究现状指出了未来的研究趋势。     

Post-order based routing & transport protocol for wireless sensor networks

In this paper, we propose a lightweight, application independent transport protocol for communication of the nodes belonging to a wireless sensor network (WSN) with the nodes belonging to a local area network. The framework consists of a novel downstream routing scheme and a well-known tree based upstream routing protocol for WSNs. The downstream routing protocol leverages Post-order Numbering (PN) of sensor nodes in the collection tree network formed and maintained by the upstream routing protocol. Through the proposed transport framework, using a technique similar to NATing, we achieve a seamless integration of WSNs and IP networks. The proposed protocol was not only evaluated by extensive simulations, but also implemented on a real test bed to show its practical deployability. We built our test bed around a small Wireless Distribution System (WDS) consisting of two laptop computers and eight Micaz motes attached with MTS300 sensor boards. We connected one of the computers in WDS via Ethernet to the LAN while the other operated as a server with a serial forwarder. A gateway board was attached to the second computer via a USB port which enabled it to function also as a base station for the WSN. A distinct advantage of the proposed framework is that an IP client can directly communicate with a sensor node through its base station.     

基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议研究

研究和分析了无线Mesh网络路由协议及其特点,提出了无线Mesh网络路由协议设计原则.遵循这些原则,充分利用Mesh网络全相连的优点构建出树形逻辑拓扑结构,该拓扑结构能满足无线Mesh网络业务特点的要求.在该拓扑树基础上设计了一种基于树形拓扑的无线Mesh网络路由协议(TTRP),该协议采用无开销的源地址学习方式构建路由相关表项,快速链路切换和路由重定向机制大大提高了TTRP路由协议的健壮性和网络的抗毁性.网络仿真结果表明了该路由协议的可行性.     

一个低开销的无线传感器网络多径路由协议

针对多对一的周期性数据收集应用，提出一个低开销的逐跳多径路由协议LOMP，综合利用定期和实时估计器评估链路质量，在此基础上实现高质量的多径路由。与现有的多径路由协议相比，LOMP并不提供端到端的节点独立的多径路由，而只是确保在报文的每一跳转发过程中都有多条路径可用。仿真结果表明LOMP能够提高选路质量，以较小的能量开销提高数据传输的可靠性。     

Fine grained load balancing in multi-hop wireless networks

In this paper we address the problem of local balancing in multi-hop wireless networks. We introduce the notion of proactive routing: after a short pre-processing phase in which nodes build their routing tables by exchanging messages with neighbors, we require that nodes decide the relay of each message without any further interaction with other nodes. Besides delivering very low communication overhead, proactive routing protocols are robust against some well known active attacks to network routing. In this framework, we develop a proactive routing protocol that is able to balance the local load. Experiments show that our protocol improves network lifetime up to 98% and that it delivers a network that is more robust against attacks that have the goal of getting control over a large part of the network traffic.     

基于链路质量的无线传感器网络抗干扰路由协议

无线传感器网络在受灾环境下,局部区域受到干扰节点干扰,现有的路由协议信息的可靠传输受到影响。本文提出一种基于SNR的抗干扰的动态路由协议noise-aware-routing(NAR),应用物理层提供的信噪比作为选路代价,从而避开干扰区域。利用能量充足的目的节点基站,回复所有节点,从而减少了逐跳回复的路由开销,并且避免了性能良好的单向路径的丢失。最后用OPNET仿真验证了在不同源节点发包速率的情况下,NAR相对AODV协议在延迟、丢包率、路由开销等方面的性能提高。     

McCTRP:多信道跨层采集树路由协议

无线传感器网络中,单一信道传输模式下数据吞吐率的受限和易受到干扰的缺陷影响了数据传输的可靠性,而多信道传输技术能有效地解决吞吐量受限和单一信道干扰问题。但是,多信道传输的特点使得多数单一信道路由协议在多信道的情况下无法获得满意的性能。本文采取三项措施,设计实现了多信道采集树路由协议:一是采用自适应的信标发送机制,二是采用Extra Expected Number of Transmission(eetx)作链路质量估计,三是通过跨层设计,同步路由层和MAC层邻居表信息的插入与删除等操作。实验室初步实验的结果表明,该协议具有网络的聚敛速度快、拓扑结构稳定等优点,可实现数据的可靠传输。