无线传感器网络链路报文丢失率推测方法研究

针对传感器网络能源有限的特征,提出一种适用于传感器网络的链路报文丢失率测量方法。根据在汇聚节点（sink）获取的网络数据报文,将链路报文丢失率推测形式化为MLE问题并用EM算法解决推测问题。仿真试验证明,算法在不增加网络负担的前提下,能够有效地推测链路的报文丢失率;随着网络规模的扩大,算法仍能准确地反映网络内部的链路性能。     

基于网络断层扫描的传感器网络测量技术

提出一种基于断层扫描技术的传感器网络测量方法,通过在网络边界节点获取网络自身传输的数据报文,分析推测网络的性能。针对传感器网络的特点,提出在被动测量条件下的报文丢失率模型,给出MLE-EM算法的实现。仿真试验证明,算法在不增加节点负担的前提下,能够有效推测链路的报文丢失率,随着网络规模的扩大,仍能准确地反映网络内部的链路性能。     

一种基于数据汇聚的传感器网络链路报文丢失率推测算法*

提出一种基于数据汇聚的传感器网络链路报文丢失率推测算法,利用在汇聚节点观测到的父子节点报文接收数量的差异,通过简单的数值计算快速地推测逻辑链路的报文丢失率。仿真结果与理论计算结果相比表明,算法能够较准确地推测出逻辑链路上的报文丢失率,实时性好。     

基于Gilbert模型的无线传感器网络报文时间相关丢失率推测算法

在用Gilbert模型描述无线传感器网络中报文丢失过程的基础上,提出了一种基于Gibbs抽样的逻辑链路报文丢失时态依赖性推测算法,解决了传感器网络中报文丢失的时态依赖问题.仿真结果与理论计算结果相比表明:算法推测结果可以较准确地反映报文丢失在时间域上的关联关系.     

网络内部链路报文丢失率的推测

提出了一种网络内部链路报文丢失率的推测方法。利用端到端测量得到的路径累积生成函数,可以推测链路的累积生成函数,从而得到链路的报文丢失率。基于链路累积生成函数保留的统计信息,运用切尔洛夫界限定理,可以判断报文丢失严重的链路,从而判断链路瓶颈。仿真实验结果验证了方法的有效性。     

基于端到端的传感器网络拓扑推测算法研究

针对传感器网络能源有限的特性,提出了一种基于端到端的拓扑推测算法.根据在汇聚节点(Sink)收集到网络内部节点报文接收或丢失的情况,推测传感器网络拓扑结构.通过理论分析和仿真,证明该算法可以在较少的数据收集轮次中快速地推测出网络拓扑,并克服了现有传感器网络拓扑推测算法在报文丢失率过重情况下的误判问题.     

无线传感器网络启发式失效链路推断算法

无线传感器网络的实际应用产生了对网络故障管理的迫切需求。严重报文丢失的失效链路影响无线传感器网络的性能,需加以发现并修复。受有限资源的约束,采用被动端到端测量的方法,利用网络断层扫描技术推断失效链路。通过将失效链路推断问题映射为最小集合覆盖问题,提出了一种基于启发策略的失效链路推断算法。仿真实验结果表明该算法具有可行性和有效性。     

具有通信时延的无线传感器网络拥塞控制算法

针对具有通信时延的无线传感器网络的拥塞问题,利用图论对无线传感器网络进行建模,借鉴领导者一跟随者的思想设计了一致拥塞控制算法(congestion control based on consensus,CCBC).根据汇聚节点的负载状况,合理地调节所有传感器节点的数据发送速率,给出足够的条件证明算法在变拓扑网络结构和时变时延下的有效性.NS仿真表明,本文提出的算法与其他算法比较,具有较低的丢包率、较高的链路利用率、良好的节能性,能够很好地抑制无线传感器网络中的拥塞现象.     

面向煤矿工作面的定位无线传感器网络传输性能优化

针对煤矿工作面定位无线传感器网络(PWSN)端到端时间较长、丢包率较大等问题,提出采用保障贪婪调度(GGS)算法来优化网络传输性能。GGS算法结合了粒子群优化(PSO)算法和贪婪算法,使用PSO算法对信道中的报文种群进行有序化处理,实现对种群的保障;使用贪婪算法对网络传输过程中的具体服务请求形成一种多层次、反复迭代的处理机制,以优化报文种群质量;利用PSO变异算法对种群进行检查和更新,以确保得到的是最优解。仿真结果表明,与现有文化基因算法(MA)、差分进化人工蜂群(DE-ABC)算法相比,GGS算法可在控制丢包率的前提下缩短传输时间,提升网络整体性能。     

轻量级的无线传感器网络选择性转发攻击检测

为了抵抗无线传感器网络(WSNs)选择性转发攻击,提出一种轻量级的无线传感器网络选择性转发攻击检测方案(LSFAD).LSFAD方案通过计算并比较路径的平均丢包率和路径的正常丢包率检测选择性转发攻击路径,通过计算每个节点的平均丢包率和正常丢包率检测定位恶意链路.LSFAD方案设计简单,不需要任何监听节点,不需要任何复杂...     

基于人工免疫的工业认知无线网络路由机制

工业互联网（industrial Internet）已成为第四次工业革命的代表技术.根据工业网络数据传输服务的需求,以及针对工业无线网络拓扑相对稳定、流量规律变化等特点,提出了一种基于人工免疫系统（artificial immune system,简称AIS）的工业认知无线网络路由机制,包含基于链路质量的域内静态路由算法和基于多路径的域间动态路由算法,以实现工业网络的可靠路由.根据人工免疫系统特点,将工业网络的拓扑结构进行区域划分：提出了基于链路质量的域内静态路由算法,采用软硬件结合的方式监视网络链路,并根据移动窗口指数加权平均法计算链路丢包率;提出了基于多路径的域间动态路由算法,根据模式距离对节点的流量周期进行预测,防止节点因流量过大而导致丢包.基于OMNET++仿真平台进行仿真实验,结果表明,所提出的路由机制在应对突发流量时与组合定向地理路由算法相比,丢包率及网络开销分别降低1倍;应对链路失效的情况时与图路由算法相比丢包率降低4倍.     

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。     

面向噪声丢包感知的无线网络拥塞算法

针对无线网络链路干扰大、误码率高等特点，以及TCP Westwood算法（TCPW）存在估算带宽时过度依赖包的反馈，缺乏区分传输过程中丢包类型的缺点等问题，提出一种TCPW拥塞控制优化算法--TCPW-F。该算法利用发送速率等构建拥塞因子[F]作为判断丢包类型的依据，同时对判定发生噪声丢包时的拥塞窗口进一步调整，避免噪声丢包引起的窗口下降，提高该情况下窗口的发送效率。仿真结果表明，TCPW-F算法在时延性能方面表现更优，单位时间抖动趋于稳定的速度更快。在同一信道带宽下增大包生成速率，改进算法的实时吞吐量明显高于原算法，具备一定的噪声丢包感知能力，无线网络的TCP传输质量获得较大改善。     

面向有损链路的传感网压缩感知数据收集算法

基于压缩感知的数据收集算法在能量受限、数据冗余的无线传感网中有巨大应用潜力,现有研究大多假定无线链路理想.通过实验说明有损链路丢包会严重影响压缩感知数据收集算法的数据重构质量;提出了一种基于重传与时间序列相关性预测（CS data gathering based on retransmission and time series correlation prediction,简称CS-RTSC）的数据收集算法,将有损链路上的丢包建模为随机丢包和块状丢包,设计了基于滑动窗统计的丢包类型预判算法,在检测到链路丢包时判断丢包类型,对随机丢包采用重传恢复,对块状丢包设计了基于时间序列相关性预测算法恢复.仿真结果表明该算法能有效降低有损链路丢包对CS数据收集的影响,在网络丢包率达到30%时,CS数据重构的相对误差仅比理想链路下的CS相对重构误差高0.1%.     

基于链路可靠性的两跳QoS路由

针对工业无线传感器网络对路由协议的QoS要求，研究了一种基于链路可靠性的两跳QoS路由（Link-Reliability Based Two-Hop Routing for QoS Guarantee in Industrial Wireless Sensor Networks， LRTHQR）.采用两跳速度策略和数据优先级调度策略提高实时性，采用改进的信任评估模型以选择可信路径进行路由，采用基于接收功率的链接概率和数据包重传次数作为衡量链路可靠性的指标，同时采用能够综合考虑节点剩余能量和转发能耗的转发策略，以改善网络寿命.仿真结果显示：与未考虑链路可靠性的NCSRT （NodeCredible Security Routing for IWSN Based on THTR）算法相比， LRTHQR算法在丢包率、时延以及包平均能耗方面有着明显优势；与同样侧重QoS要求的LRTHR （Link-Reliability based Two-Hop Routing）算法相比， LRTHQR算法在截止期错失率、路由开销以及包平均能耗方面有着显著提升.     

多路径网络中流量均衡的优化算法

在向下一代互联网络演进的过程中,多路径网络已经成为提高网络性能及可靠性的有效手段.在网络中,可选用的多条路径提供了流量流向的通路,然而如何有效地均衡各条路径的流量,提高网络的性能,是多路径网络必须解决的一个重要问题.针对丢包率比较敏感的应用需求,如VOIP,将预测思想与最优化理论相结合,研究了在多路径网络环境下的流量均衡问题.流量均衡算法首先预测每条路径的丢包率,并以减少所有路径丢包率之和及达到最优的资源利用率为目标,将流量均衡问题转化为最优问题.理论分析及仿真实验表明,该算法能有效地降低网络丢包率,提高网络性能.     

主被动结合的网络测量技术研究

网络测量技术可以有效地帮助网络研究者和管理者更好地理解网络性能和结构。鉴于单一的主动测量或被动测量技术难以实现对网络信息进行精准而有效的测量,提出一种主被动结合的网络测量技术。针对被动测量方式获得的数据采用基于正则表达式的匹配和信息筛选机制提炼有效数据信息;基于这些信息,提出一种周期动态调整的主动发包方式测量目标网络的丢包率,并采用泊松分布的采样方式采集丢包率的测量数据;同时提出一种多路径动态路由测量算法,测量目标网络的路由路径信息。实验结果显示,周期动态调整的主动发包方式与固定周期发包的测量方式相比,可以将链路丢包率降低60%以上;多路径动态路由测量方法与Traceroute和Dijkstra路由寻路探测方式相比,路由探测准确率虽然相差很小,但是平均路由跟踪时间分别减少了大约10%和42%。表明周期动态调整的主动发包方式在网络突发时段可以适当调整发包周期;多路径动态路由测量方法可以有效地减少探测过程中的平均路由跟踪时间。     

网络编码下不可靠自组织网络高效路由算法

无线自组织网络(wireless ad hoc network)中链路的不可靠性与高丢包率是影响网络性能和应用的主要缺陷.为了优化多跳的不可靠无线网络中完成数据传输所需的数据分组发送次数,提出了融合路径切换思想的基于网络编码的路由协议(network coding routing with path switching,简称NCPS).为了发现潜在的适合网络编码的路径,首先分析并提出了网络中路径可编码与可解码条件;其次对比于传统的最优路径,分析得出了在网络编码下路径切换所能获取的编码收益;最后以优化网络中数据分组发送次数为目标,设计了网络编码下结合路径切换的路由协议.实验结果表明,在不同的网络环境参数下,NCPS能够有效减少网络中的数据发送次数,获取稳定的编码收益.