一种延长无线传感器网络生存时间的机会路由

为了使无线传感器网络节点的能量均衡消耗,防止某些节点的能量过早耗尽,提出了一种延长网络生存时间的机会路由(PLOR)。针对机会路由的传输机制,根据节点的能量模型,综合考虑了节点的期望传输次数(ETX)和剩余能量(RE),提出了一种路由测度EC和基于它的候选转发节点集的选择策略。在候选转发节点的协调转发上,采用数据包序列表(PSL)的方式来增加传输协调的成功率。仿真实验表明:相比于ExOR,PLOR进一步提高了吞吐量,降低了能耗,尤其网络的生存时间有了明显的提高。     

基于流间编码的机会路由转发节点集选择算法

针对流间网络编码与机会路由结合时编码机会与转发节点数目之间的矛盾,提出一种基于流间网络编码的机会路由转发节点集选择算法FNSA。采用发送可变长报文探测包的方法获取更加准确的数据包成功发送概率,定量分析链路数据成功传输概率、传输次数和转发节点的个数之间的关系,确立最佳转发节点数目,选取最佳转发节点集。将该算法应用于编码感知机会路由协议CAOR,仿真实验结果表明,采用定长探测包时(α=0),网络吞吐量性能有约5%的提升;采用可变长报文探测包时(α=0.1),网络吞吐量性能有约9%的提升。     

一种基于网络编码的机会社会网络路由算法

为了解决机会社会网络中数据传输成功率低、平均传输延迟大等不利因素,文章提出一种基于网络编码的机会社会网络路由(OSN-NC)算法,OSN-NC路由算法的中间节点只将目标节点相同的编码数据包进行再次编码,因此这样可以降低全局编码系数数量和高斯消元的复杂度,增加数据传输的可靠性。社区内我们采用PROPHET和网络编码相结合的消息传输策略,将编码数据包传输给网络中相遇概率值更大的下一跳转发节点,直到遇到目标节点。在社区间我们选择累积相遇概率值大的节点作为编码节点完成消息的转发,直到遇到具有相同社区的中间节点后采用社区内消息传输策略。仿真结果表明,OSN-NC算法在提高网络吞吐量和数据传输成功率、降低平均传输时延等方面具有明显的改善。     

基于节点编码感知的机会转发路由协议

针对现有考虑节点编码机会的编码感知路由协议Ex CAR(a coding-aware routing protocol termed extended coding aware routing)在无线链路不稳定的情况下转发节点集内的节点在计算编码机会时可能产生误判,以及在转发节点集内选择最优编码节点时需要交换大量的数据包缓存信息会导致较大的端到端时延和网络开销等问题,提出一种适用于多跳无线网络的节点编码感知机会转发路由协议NAOFP(node network coding aware opportunistic forwarding routing protocol)。NAOFP协议通过引入基于侦听概率的附加ID信息添加机制和转发节点集的最优转发节点选择机制,提高了网络吞吐量和编码包的解码成功率,减小了数据包的平均端到端时延。仿真结果表明,与Ex CAR协议相比,NAOFP协议在网络吞吐量、平均端到端时延、编码包的解码成功率等方面的性能均得到了有效的改善。     

基于网络编码的Ad Hoc网络能量感知路由策略

针对Ad Hoc网络终端节点能量受限对全网路由的影响,提出了一种基于网络编码的能量感知路由协议(Energy-aware Routing Protocol for Ad Hoc Network based on Network Coding,ERPNC)。ERPNC采用数据流速率匹配的方法,利用节点编码机会降低能量消耗,同时通过节点剩余能量值和节点能耗速度预测节点剩余生存时间,并结合路径总能耗和节点剩余生存时间提出新的路由评价函数和路由发现策略。此外,ERPNC通过引入本地路由维护策略来减少路由断裂和数据包重传情况的发生。仿真结果表明:与其他相关路由协议相比,ERPNC能够有效降低传输能耗,均衡网络能量消耗,延长网络寿命,提高网络吞吐量。     

基于低占空比的机会汇聚树路由协议

针对无线传感器网络(WSN)中存在节点剩余能量不足而导致的路由失效问题,提出一种基于低占空比的汇聚树机会路由算法CTOR。在CTOR中,首先根据网络的传输质量需求确定路由候选节点集;然后,节点以广播方式向所有候选节点传输数据包,收到数据包的候选节点再以一定概率转发该数据包,转发成功的候选节点即为选定的路由节点。概率的引进保证了高数据传输质量与轻网络负载;同时,网关节点发送时间同步控制信息以达到全网时间同步的目的;节点根据固定占空比进行休眠切换,以减少节点的能量消耗,延长网络的生存周期。仿真实验表明,基于低占空比的协议可有效地避免网络空洞问题,延长网络的生存周期;同时,机会性的转发可以有效地提高数据包的成功接收率,降低网络的丢包率。     

具有副本抑制能力的多跳无线网络路由协议

针对多跳无线网络中机会路由的副本传输问题,提出一种新的机会路由协议。提出的策略不再简单采用单跳广播的方式转发数据,而是通过节点间的距离确定转发开销,再让数据包携带下一跳候选节点信息并根据候选节点的ACK选择下一跳节点,从而保证了每个数据包只有一个候选节点进行转发。仿真结果显示,提出的方案能减少不必要的传输行为,有效改善了网络吞吐率。     

流内编码中考虑链路相关性的机会路由机制

现存的结合网络编码的机会路由协议假设无线链路传输是相互独立的,但是相关研究表明无线链路传输具有相关性。链路相关性会影响节点转发编码包的次数以及转发节点的选取,进而降低协议的性能表现。对此,提出了一种流内编码中考虑链路相关性的机会路由机制。在该机制中,节点周期性收集邻居节点的反馈信息以衡量链路相关性,并由此准确计算节点期望转发次数进而选取总转发次数更少的转发节点集合。仿真实验表明,该机制能显著降低网络中的发送冗余,提高网络的整体吞吐量。     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.     

多跳无线网络中基于网络编码的多路径路由

提出了一种基于网络编码的多路径路由机制CAMP(network coding-aware multi-path routing).该机制能够根据路径的可靠性和编码机会,动态地在多条路径上进行数据包的传输.CAMP的路由发现机制能够向源节点返回多条可能的路径以及各条路径的每条边上的ETX(expected transmission count).与以往的多路径路由机制不同, CAMP可以通过转换它的传输路径来动态地创造而非仅仅等待编码机会.利用这一独特的路由机制,CAMP可以让多条路径分摊网络流量负载,并且最大化路径转换收益,从而改进网络的吞吐量.实验结果表明,在无线网络的数据传输过程中,CAMP能够取得比其他路由机制高得多的网络吞吐量.     

Optimal opportunistic routing and network coding for bidirectional wireless flows

There is growing interest in recent years in routing methods for wireless networks that leverage the broadcast nature of the wireless medium and the ability of nodes to overhear their neighbors’ transmissions. Such methods include opportunistic routing (OR), which generally choose the next hop on a routing path only after the outcome of the previous transmission is known; and wireless network coding (NC), which linearly combines packets from different flows coexisting in the network. In this paper, we study the potential benefits of forwarding schemes that combine elements from both the OR and NC approaches, when traffic on a bidirectional unicast connection between two nodes is relayed by multiple common neighbors. We present a theoretically optimal scheme that provides a lower bound on the expected number of transmissions required to communicate a packet in both directions as a function of link error probabilities, and demonstrate that this bound can be up to 20% lower than with either OR or NC employed alone even in a small network. Using simulation, we further explore the control overhead in a direct implementation of the scheme with a simple coordination mechanism and show that the optimal bound can be closely approached for a wide range of link error rates.     

无线传感网使用网络编码的新型数据传输方法

网络编码能提高无线传感器网络数据传输可靠性,针对现有基于网络编码的数据传输策略随机选取编码向量和使用固定路径所带来的缺陷,设计了一个新的编码矩阵构造方法,并提出了一种新型的基于网络编码的可靠数据传输方法。该编码方案能保证任意k个编码向量线性无关,且不用传输编码向量。数据转发使用"区域推进"机制,自动选取最佳转发节点,将数据包可靠地向sin"k推进",并实现了最少冗余传输和网络均衡能耗。分析与仿真表明,新的数据传输策略能消除现有方法的缺陷,提高数据传输可靠性,降低能耗。     

A reliable opportunistic routing for smart grid with in-home power line communication networks

The topology of in-home power line communication (PLC) networks varies frequently, which makes traditional routing algorithms failure. To solve this problem, an end-to-end transmission time for remaining path (TTRP) metric-based opportunistic routing (TTRPOR) is proposed. Since a local broadcasting scheme is adopted, the algorithm can find the optimal path for forwarding packets in a dynamic PLC network. The closed-form of the outage probability for a PLC channel is derived to estimate the TTRP. It is proved that the average throughput can achieve maximum as the metric TTRP is utilized to sort candidate forwarding nodes. Numerical results show that the end-to-end throughput of networks with TTRPOR, outperforms that of the network adopting DSR and EXOR, especially for the case of varying-topology in-home PLC networks.     

A direction-based geographic routing scheme for intermittently connected mobile networks

In an intermittently connected mobile network, a complete routing path from a source to a destination cannot be guaranteed most of the time. Therefore, traditional routing methods for mobile ad hoc networks are not applicable in such a network. Current approaches for intermittently connected mobile networks are primarily based on redundant transmission and single-copy opportunistic routing. However, they incur either high overhead due to excessive transmissions, or long delay due to incorrect path choices during forwarding. In this paper, we propose a direction-based geographic (DIG) routing scheme for intermittently connected mobile networks. Relying on geographic location information, the packets are routed in a path approximately to the shortest path from the source node to the destination, which significantly reduces the overhead in redundant transmission and decreases the transmission delay in the single-copy opportunistic routing. Theoretical analysis and trace-driven experimental results show that DIG provides low transmission delay with low overhead in comparison with the schemes in the redundant transmission and single-copy opportunistic routing.     

软件定义空基骨干网中的编码感知机会路由方案

为保障空基通信任务的高效实施,针对软件定义空基骨干网中路由信息交互时存在的时延、开销以及可靠性方面的不足,提出一种改进的兼具软件定义与网络编码优势的CAOR-SD方案。该方案在沿用编码感知机会路由基本思想的前提下,将节点距离与编码收益综合考虑构造转发消耗函数进行候选转发节点优先级的分配,从而提高网络传输效率;同时对控制报文的反馈机制和节点的流表结构进行设计,控制开销有效降低。仿真结果表明,该路由方案可较好地适应空基通信场景,能够降低传输时延和路由开销,提高网络吞吐量和数据成功传输率。     

低开销的无线网络编码机会路由协议设计

针对基于无线Mesh网络编码的机会路由协议的节点转发冗余问题,从线性空间的角度对该类协议的信息传输过程进行建模与分析,提出一种基于动态冗余控制的无线Mesh网络编码机会路由协议。该协议利用零空间确认技术估计各节点的更新信息总量,根据更新总量动态调整节点转发冗余,通过引入转发优先级调度机制,避免不同的转发节点重复转发来自于相同线性空间的编码包。仿真实验结果显示,与经典的MORE协议相比,该协议能提高30％-100％的网络吞吐量,同时降低20％-45％的归一化开销。     

基于信任机制的无线传感器网络可靠传输路由协议

在无线传感器网络中,针对异常事件监测时会出现大量数据发送引起网络拥塞、数据包无法可靠传输的问题,提出一种基于信任机制的可靠传输路由协议（RTRPT）。该协议提出了梯度分簇模型以选取簇头节点。在无异常事件发生时,通过转发能量阈值找出传输数据的邻居节点,进行数据传输。同时对这些节点进行转发概率与历史信任度计算得到直接信任度,再通过这些节点交互间接评价得到间接信任度。将直接信任度、间接信任度、距离度量和剩余能量作为评价指标,量化后通过熵权法得到邻居节点的综合信任。在异常事件发生时,节点仅需选择综合信任度最大的邻居节点作为转发节点,建立路由路径。使用OMNeT++进行仿真验证,RTRPT与TSRP、ESRT相比,在传输大量数据包时节点丢包率分别降低69.4%、52.7%;节点传输延迟分别降低53.6%、34.8%;网络生命周期分别延长32.5%、15.7%。仿真结果表明,RTRPT能有效减少丢包、降低传输延迟、延长生命周期。     

一种基于混合社区的移动机会网络数据传输机制

由人携带或使用智能设备组成的移动机会网络采用"存储-携带-转发"的通信机制,通过中继转发来实现节点之间的数据传递。为了改善网络性能,往往需要借助节点的社会属性来进行中继选择和制定转发策略。然而,在已有的传输机制中,往往只是利用节点的部分社会属性,不能完全反映出节点之间的社会关系。为此,提出了一种新的基于混合社区的数据传输机制,并给出了混合社区的内涵、混合社区的构建方法和基于混合社区的数据传输算法。基于几种真实轨迹数据集的实验结果表明,与已有的几种经典路由算法相比,该方法传输成功率较高,传输延迟较短,性能更好。