Ad Hoc网络链路质量QoS多路径按需路由协议

传统的MANET路由协议是基于最小跳数的路由,没有考虑链路质量,不能适应网络拓扑的动态变化。针对这一问题,提出了一种Ad Hoc网络链路质量QoS多路径按需路由协议（QMORP）。QMORP采用移动预测来计算链路的生存时间,应用能量模型获得链路的剩余能量,综合链路生存时间和剩余能量两种因素来计算链路质量。选择链路质量大的路径转发分组。仿真实验表明,相比AOMDV协议,QMORP协议提高了网络的生命周期,降低了网络的平均端对端延迟、提高了网络的发包率和吞吐率。     

基于稳定性预测的Ad Hoc网络路由算法设计

通过对Ad Hoc网络节点可靠性、节点剩余能量等指标状态的规律预测,提出了基于加权马尔可夫链的稳定性预测路由选择算法PRAS（Predicted Routing Algorithm with Stability）。该算法对节点单一最优指标值及节点综合最优评价值方面进行研究,提出对网络QoS的路由选择优化方案。经过仿真验证,应用PRAS算法选择的链路,其节点平均端到端时延和分组平均投递率,明显优于一般概率路由选择的效果。     

基于功率调节的IWSN实时可靠路由研究

针对工业无线传感器网络对延迟、可靠传输以及成本的特殊要求,研究了一种基于功率调节的实时可靠路由协议,将两跳速度策略引入到路由算法中,提高工业无线传感器网络的实时性;将节点剩余能量以及能耗同时考虑,以平衡网络能量并提高网络寿命;引入功率调节机制以绕开路由空洞,提高节点可靠性.仿真结果显示,与已有方法相比,采用的方法在总可靠度、截止期错失率以及包平均延迟上有着显著改善.     

基于无线Mesh网络的集中式自愈路由算法研究

针对现有无线Mesh网络路由算法寻路洪泛严重、自愈性能较差等问题,引入集中式路由的思想,结合多路径策略,提出了一种集中式自愈路由算法(Centralized Self-healing Routing Protocol,CSRP),即通过各节点主动上传链路状态消息至Root节点的方式得到全网最新加权拓扑,并为源目节点之间计算全局最优路由。采用节点不相交多路径备份策略,实现失效路由的快速自愈。加入基于链路质量感知的Root节点切换机制,保证路由申请及分发的可靠性。仿真结果表明,CSRP算法有效抑制了洪泛现象、提升了网络性能,相比于现有经典相关算法路由开销至少降低67%,时延平均降低45%,包递交率平均提升8%。     

一种基于部分网络编码的无线网络机会路由算法

结合机会路由和网络编码两项新技术各自的优势,提出了一种新的基于部分网络编码的机会路由算法(Opportunistic Routing Algorithm for Wireless Network Based on Partial Network Coding,ORAPNC)。为了避免数据包分叉传输,同时利于执行转发节点间协调机制,ORAPNC首先以期望传输次数作为路由度量建立一条固定路由,并将候选转发节点集中在这条固定路径附近;为了充分减小网络中的冗余数据包,ORAPNC采用一种新的转发节点间协调机制(Forwarding Nodes Coordination Mechanism,FNCM)来实现每跳的数据包传输。仿真结果表明,与其他相关路由协议相比较,ORAPNC可以有效提高网络吞吐量,减小目的节点解出原始数据包的平均时延。     

能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法

为了提高延迟容忍网络中数据投递过程节点能耗管理效率、改善数据在网络中的转发效率等,本文引入节点间能耗博弈模型,进而提出了一种基于能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法（Efficient Routing Mechanism for Delay Tolerant Network based on Energy Consumption Strategy）,根据泛洪路由策略设计数据投递机制,数据在网络中转发时,节点依据自身能量剩余状态制定相应的投递操作,对首先将数据投递至目的节点的中间节点予以一个单位的奖励,利用节点策略博弈模型选取合理的数据投递操作,以此改善节点转发数据能量消耗,从而提高数据投递能量管理效率,并提高数据转发效率.仿真验证表明：所提算法与对照算法相比在数据投递率、传输时延、网络开销等性能指标上表现出较好效果.     

基于三维胞元空间的自适应多跳能量高效路由

针对无线传感器网络中三维路由算法的能耗问题,提出了基于三维胞元空间的自适应多跳能量高效路由(3D-SMEER)。该路由算法根据自适应多跳机制确定跳数,利用协同节点转发消息包到邻居最优胞父,从而减轻当前胞父的传输负担。同时,对协同节点的选择区域进行了研究,并且考虑节点的剩余能量和相关位置信息选择协同节点,以平衡网络的能耗。仿真结果表明,与其他算法相比3D-SMEER算法节省了网络的平均能耗,有效地提高了网络的能耗平衡度。     

无线传感网络中基于链路质量的地理路由

传统的贪婪地理路由算法通常选择离目的节点最近的邻居节点作为下一跳节点,这种单纯寻求最小跳数的路由算法可能会选择质量较差的链路传输数据,导致包的投递率较低,数据传输的可靠性变差。针对这一问题,在总结现有基于链路质量的地理路由度量方法的基础上,提出了一种基于EWMA链路质量评估算法的地理路由协议。协议中节点利用周期广播的探测包评估与邻居节点之间的链路质量,并交换地理位置信息。转发节点选择离目的节点更近且链路质量更好的邻居作为下一跳节点,从而有效地减少数据分组的丢失,提高网络数据传输的可靠性。     

一种业务驱动的多媒体传感器网络路由算法

针对多媒体传感器网络承载业务（视频图像业务、音频业务以及数据业务）的差异性和不同业务对QoS的差异性,基于蚁群算法和混沌理论,抽象业务驱动的QoS路由模型,提出了一种业务驱动的路由算法SDR（Service-Driver Routing）。依据各类业务对QoS的差异性选择相应路由策略,达到充分利用网络资源、提高网络承载业务性能的目标。采用NS2对该算法进行实验仿真,实验结果表明,与其他路由算法相比,该算法可提供区分业务的QoS保障。     

一种新型的WSAN两层协作路由协议

在WSN网络中引入执行器节点构成WSAN网络,并依据WSAN网络特性提出一种新的协作路由协议——基于动态分簇的角度转发路由协议AFRPDC(Angle Forwarding Routing Protocol base on Dynamic Clustering)。AFRPDC协议由2部分算法组成:基于接收信号强度RSSI(Received Signal Strength Indication)的动态分簇算法BRCA(Based on RSSI Dynamic Clustering Algorithm)和角度转发路由协议AFRP(Angle Forwarding Routing Protocol)。BRCA算法保证传感器节点形成较为稳定的拓扑,实现传感器节点与簇头节点的协作;AFRP协议利用簇头节点的角度信息转发事件报告,实现簇头节点与执行器节点的协作通信。仿真结果表明,AFRPDC协议中节点分簇有较好的稳定性,同时AFRPDC较基于链路状态分簇的定向扩散协议DDLSC在降低平均时延和节点能耗方面有更好的表现,可满足WSAN网络对实时性、可靠性和低能耗的要求。     

基于两跳邻居信息的功率感知实时路由算法

为弥补传统路由协议网络实时性质量不高的缺陷,提出一种基于两跳邻居信息的功率感知实时路由算法(THPAR),利用两跳邻居信息进行路由决策,为应对不同的包传输速率需求,融入功率控制机制动态调节节点发射功率,降低截止期错失率及链路丢包率,提高鲁棒性。改进THVR的转发能量策略,以减小能耗。对THPAR和THVR算法进行仿真实验及比较分析,结果表明,THPAR在能量有效性和延迟性方面具有优势。     

采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议

为避免无线传感器网络中因节点能耗不均衡而产生的能量空洞现象,延长网络生命周期,提出采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议。首先在网络监测区域分层的基础上,计算各层感知数据转发能耗,根据各层网络能耗比例和监测区域覆盖要求,设计了密度递减的节点部署模型;然后基于两跳通信的贪心范围,提出两跳能耗代价估计函数,改进半贪心算法;在簇间多跳通信阶段,利用优化的半贪心算法求解簇头到基站的最优转发路径。仿真实验表明,与现有的几种路由协议相比,新协议能够均衡各层网络节点能耗,延长网络生命周期,有效避免能量空洞现象。     

A reliable QoS-aware routing scheme for neighbor area network in smart grid

A reliable bi-directional communication network is one of the key factors in smart grid (SG) to meet application requirements and improve energy efficiency. As a promising communication infrastructure, wireless mesh network (WMN) can provide high speed and cost-effect communication for SG. However, challenges remain to maintain high reliability and quality of service (QoS) when applying WMNs to SG. In this paper, we first propose a hybrid wireless mesh protocol (HWMP) based neighbor area network (NAN) QoS-aware routing scheme, named HWMP-NQ, to meet the QoS requirements by applying an integrated routing metric to route decision with effective link condition probing and queue optimization. To further improve the reliability of the proposed HWMP-NQ, we present a multi-gateway backup routing scheme along with a routing reliability correction factor to mitigate the impact of routing oscillations. Finally, we evaluate the performances of the proposed schemes on NS3 simulator. Extensive simulations demonstrate that HWMP-NQ can distinguish different applications and satisfy the QoS requirements respectively, and also improve the average packet delivery ratio and throughput with a reduced routing overhead, even with a high failure rate of mesh nodes.     

传感器网络基于两跳邻居信息的实时路由设计

提出了无线传感器网络基于两跳邻居信息的实时路由.包的截止期要求映射为速率要求的路由决策方法在SPEED 中首先提出,而本文提出的路由决策是基于两跳速率.如果没有节点能够满足给定速率,采用节能的概率丢包策略降低截止期错失率,可以提高能效.如果截止期松弛,嵌入平衡能耗的代价函数缓解某些节点被频繁选为转发节点的情况,以达到网络的能耗平衡.在仿真中模拟了物理层和MAC 层,采用了通过Mica2 Motes 实验得到的损耗链路模型.仿真结果显示,提出的路由方案比基于单跳信息的SPEED-S 路由的截止期错失率更低,能量效率更高,而且在端到端延迟的性能总体上没有降低.该设计可用于对服务质量要求较高的基于传感器网络的实时应用中.     

一种无线传感器网络以数据为中心的QoS路由协议

提出一种以数据为中心的QoS路由协议(DDQP).DDQP支持两种QoS度量:可靠性和传输延迟;采用交叉层优化技术将传感器网络无线信道通信模型作为路由协议设计的依据,有效的节约了网络能源消耗;采用反压力重新路由机制在满足业务QoS的前提下尽可能均匀使用网络中节点的能源,不仅延长了网络生命期,而且有效的控制网络拥塞;采用以数据为中心的数据分发模式,具有良好的可扩展性.描述了DDQP设计的理论依据,并通过仿真实验验证了DDQP的高效可行性.     

父节点可控的分布式缠绕多路径路由算法

针对无线传感器网络中无线链路存在因节点失效或传输介质异构容易引起传输可靠性降低的问题,提出提出父节点可控的分布式缠绕多路径路由算法DPCBMR算法。该算法采用分层多父节点拓扑控制策略和协作式数据转发机制,在多跳转发阶段,引入最优父节点选择机制,根据转发路径上节点间的丢包率,选择丢包率较低的多个节点作为转发节点,以此来保证数据转发的成功率;进一步借助协作式数据转发机制保证待转发的数据在多路径选择时获得最佳路径,从而保证数据转发的可靠性和低能量消耗。仿真实验结果表明DPCBMR算法能最大程度上提高数据传输的可靠性,保证了数据传输的成功率,同时降低了数据传输时的能量开销。同经典的SHM和CAMP算法相比较取得了比较大的改进。     

A light-weight trust-based QoS routing algorithm for ad hoc networks

In a mobile ad hoc network (MANET), the lack of a trusted infrastructure makes secure and reliable packet forwarding very challenging, especially for providing QoS guarantee for multimedia applications. In this paper, we firstly introduce the concept of trust and QoS metric estimation into establishing a trust-based QoS model. In this model, we estimate the trust degree between nodes from direct trust computation of direct observation and indirect trust computation by neighbors’ recommendations. On the other hand, due to the NP-completeness of the multi-QoS constraints problem, we only take into account link delay as the QoS constraint requirement. Then, we design a trust-based QoS routing algorithm (called TQR) from the trade-off between trust degree and link delay. At last, by using NS2 we implement this algorithm based on AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector). We compare its performance with AODV, Watchdog-DSR and QAODV. The simulation results show that TQR scheme can prevent attacks from malicious nodes and improve the security performance of the whole network, especially in terms of packet delivery ratio, average end-to-end delay, routing packet overhead and detection ratio of malicious nodes.     

基于软件定义网络的多约束QoS双路径路由优化方法

针对当前SDN架构存在路由算法复杂度高、QoS流满意度低和单链路故障等问题,提出了一种基于软件定义网络的多约束QoS双路径路由优化算法(SDN＿MCQDP)。利用控制器获得全局网络状态信息,生成基于目的节点的有向无环图。在多约束QoS路由选择阶段,通过拉格朗日松弛对偶算法将多约束问题转化为线性规划问题。使用反向链路删减得到满足多约束QoS的节点不相交的双路径冗余链路,使链路故障后的数据传输得到保障。从路由计算时间、链路利用率、QoS流满意度等方面对算法进行仿真实验。结果表明,与MODLARAC、QT、RMCDP＿RD、H＿MCOP算法比较,SDN＿MCQDP能够有效降低传输时延,减少路由计算时间,提高链路利用率,且在链路发生故障后仍能满足QoS需求。     

基于能量感知的WSN按需多径路由协议

在无线传感器网络(WSN)按需距离矢量(AODV)路由协议的基础上,提出一种基于能量感知的WSN按需多径路由协议——AODV-EALB。综合考虑链路质量、转发优先级系数、剩余能量和节点接收数据包的信号强度,均衡网络节点能耗。仿真实验结果表明,AODV-EALB协议能降低丢包率,延长网络生存周期。