无线Mesh网中编码感知组播路由协议CAMR

网络编码是一种能够提高网络吞吐量的新技术,将网络编码应用于无线Mesh网组播对Mesh网络进一步实用化有重要意义.编码感知路由是一种能够充分识别和利用网络中的编码机会的路由.虽然已有若干个基于网络编码的单播路由协议,但无线网络中编码机会并没有被充分利用,到目前为止还没有无线Mesh网络中的编码感知组播路由协议.提出一个编码感知组播路由协议CAMR(coding-aware multicast routing).CAMR协议利用了一个新奇的编码感知路由度量CAM(coding-awarerouting metric),可以度量无线Mesh网络中节点的实际编码机会和编码能力的大小.基于CAM设计的CAMR协议可以充分利用无线Mesh网络中节点的编码机会,提高了无线Mesh网络组播的吞吐量.模拟实验验证了CAMR协议的优势及其有效性.     

应用累积系数确认的网络编码机会路由协议

在无线mesh网络中,机会路由通过高效使用无线传输的广播特性显著地提高了无线网络的吞吐量.引入网络编码,使得机会路由协议可以避免复杂的调度,更加易于实现.然而,网络编码的引入给机会路由协议带来新的问题：转发节点应该发送多少编码包?MORE等协议依据平均链路状况信息来预计节点转发编码包数目的方法,无法准确判定发送的冗余.以CCACK为代表的研究采用逐跳反馈的方式来减少编码包的冗余发送.首先,针对采用正交向量确认的CCACK机制进行分析,说明了CCACK尽管可以减少确认开销,减少误判,但却带来了“信息空间已覆盖而无法正交”的漏判问题.在此基础上,提出了一种基于累积编码系数反馈确认的网络编码机会路由协议CFACK.该确认机制中转发节点通过侦听下游节点的编码系数向量,并与来自上游节点的编码系数向量进行相关性分析,从而获知下游节点信息是否覆盖自身信息.证明了在无差错网络环境下该确认机制不存在误判和漏判的可能,同时,在有差错网络环境下对该确认机制的有效性进行了分析.结果表明：在一般节点分布情况下,利用额外的一次携带确认,可以确保90%以上的准确性.仿真测试结果表明：CFACK相比CCACK,显著提高了网络的吞吐量,平均提高率为72.2%,同时在编码计算、存储和包头开销上都少于CCACK.     

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。     

基于反馈可信度的可信机会路由转发模型

传统Ad Hoc等先决路由机制不再适合无线Mesh网络。相反,基于后择路由机制的机会路由已经获得越来越多的应用。机会路由中的转发候选集可有效增加无线Mesh网络吞吐量和降低重传数;但是,机会路由也正遭受安全问题困扰。针对节点间的共谋攻击行为,提出一种基于反馈可信度的信任模型,并结合到机会路由中,防止共谋节点加入机会路由转发候选集。建立一种基于反馈可信度的可信机会路由转发模型(简称FCTOR)。仿真实验表明,该模型较经典的Ex OR协议可以有效抑制典型恶意节点,尤其面对共谋攻击行为时表现出良好的性能。     

无线Mesh网中网络编码感知的低时延路由

网络编码技术可以显著提高无线Mesh网的传输性能.为此,提出一个在组播通信中基于网络编码的无线Mesh网低时延传输路由.文中引入了关键节点和超关键节点的概念和相应的选取算法.该协议以下一跳的节点是否是超关键节点或关键节点作为路由判据,下一跳的路由节点优先选择超关键节点,其次选关键节点,最后才选普通节点,这样可以增加网络编码机会,实现低时延路由.通过举例、性能分析和仿真实验表明,该协议能更好地支持网络编码,在提高组播吞吐量的前提下,显著减少了传输时延.     

无线Mesh网络中基于复权马尔可夫链的安全路由协议

针对无线Mesh网络机会路由(OR)机制中的安全性问题:在网络中可能有恶意节点的存在,提出一种基于复权马尔可夫链的安全路由协议。模拟网络中黑洞节点的攻击方式,通过复权马尔可夫链来构建网络中数据转发的线性拓扑模型;通过计算各节点的状态转移概率矩阵来预测丢包率,从而识别恶意节点,并在数据转发过程中避开这些节点。仿真实验中分析恶意节点数量、网络密度和候选集大小对路由协议性能的影响。结果表明,该协议能够识别恶意节点,降低丢包率,提高网络性能。     

基于网络编码的分簇无线Mesh网络路由协议

传统的网络编码算法会增加网络的复杂性.为此,引入分簇的思想,提出一种基于网络编码的分簇无线Mesh网络路由协议以及一个用于平面型无线混合Mesh网络的分簇算法,根据相关性计算网络节点的度值,实现无线Mesh网络层次结构的划分.仿真结果表明,该协议能在一定程度上减小网络编码的复杂性.     

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。     

基于链路状态加权的无线Mesh网络路由协议

由于无线Mesh网络还没有统一标准,ad hoc中的路由算法并不能完全适合无线Mesh网络.在分析ad hoc中经典路由协议AODV的基础上,结合无线Mesh网络的特点,提出了一种新颖的、基于链路状态加权的路由协议.该协议利用节点的可用带宽、吞吐性能和缓冲队列的饱和度等计算路由每一跳的代价(即权重),选择从信源到信宿累计权重最小的路径作为路由.仿真结果表明,提出的路由协议在数据包转发率、平均端到端延迟和标准化路由负栽等性能上均优于AODV,是一种适合无线Mesh网络的路由协议.     

无线Mesh网络中的路由分析与设计

由于无线Mesh网络拓扑结构的动态变化以及无线信道的不稳定性,如何设计无线Mesh网络的路由协议成为决定其性能的关键因素之一。文中主要研究与分析了Mesh网络现有的几种典型的三层路由协议（DSDV和AODV）,并针对三层路由的Qos较大受限于网络拓扑结构变化的缺陷与不足,提出了一种基于二层路由的网络模型,将数据包的转发以及通信链路的建立和维护放到Mac层完成。模拟仿真测试表明,二层路由对数据包转发的效率有较大的改进,同时也有效地减少了路由开销和端到端的时延。     

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。     

基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统设计研究

针对煤矿井下巷道特点,指出煤矿井下无线Mesh网络适于组建链状网络拓扑结构,并应结合巷道具体环境进行电磁波衰减理论分析和节点间距设计;针对现有的路由协议不能满足煤矿井下无线Mesh网络链状拓扑结构的要求,结合MIC判据,提出了一种反应式路由协议与先验式路由协议相结合的方法;在此基础上,给出了基于无线Mesh网络的煤矿应急救援系统的整体结构及特点。实验结果表明,把无线Mesh网络应用到煤矿应急救援系统中,提高了救灾工作的安全性、可靠性及灵活性。     

基于预留的动态机会路由算法

本文对无线Mesh网络机会路由进行研究。传统机会路由会导致网络链路负载不均衡、带宽利用率低等问题,而且在候选节点的选择、排序方面会给网络带来负担。针对以上问题,本文提出一种基于预留的动态机会路由算法（BRDOA）。转发节点通过学习候选节点状态提前设定局部节点集合,从而减轻选择候选节点给网络所带来的负担。实验结果表明,使用该算法能够有效地改善网络的吞吐量和时延等,对提高无线网络QoS有显著效果。     

无源感知网络中能耗和延迟平衡的机会路由协议

部署于野外的感知网络在应用时广泛存在节点能量不足的问题,而新型的使用能量收集技术的节点可以通过周期性地从环境中获取能量来延长网络的生存周期.因此,针对使用能量收集型节点的无源感知网络,能耗不再像有源节点网络那样成为制约网络性能最关键的因素.综合考虑能耗和延迟,可以在使节点获得较长生存周期的同时提高数据到达基站的速度.针对现有应用于无源感知网络的路由协议大多不能兼顾能耗和延迟性能的问题,提出了能耗和延迟平衡的机会路由协议（balance of energy and delay opportunistic routing protocol,简称EDOR）.该协议通过分析节点通信过程来估算节点的预期能耗值,使得节点选择令自己能耗较低的邻居节点作为转发候选.在最终确定转发节点时,该协议通过结合候选节点下一跳邻居节点的占空比信息来进行决策,使得发送节点选择能够更快将数据转发出去的候选节点来降低延迟,从而实现能耗和延迟性能的平衡.最后,该协议还通过设计退避策略来实现转发节点的单一性,减少机会路由过程中产生的不必要的数据包副本数量.     

Survey of network coding-aware routing protocols in wireless networks

In recent times, there have been many advances in the field of information theory and wireless ad hoc network technologies. Regarding information theory progression and its connection with wireless ad hoc networks, this study presents fundamental concepts related to the application of the state-of-the-art Network Coding (NC) within wireless ad hoc networks in the context of routing. To begin with, this paper briefly describes opportunistic routing and identifies differentiation between NC-aware and NC-based routing mechanisms in wireless ad hoc networks. However, our main focus is to provide a survey of available NC-aware routing protocols that make forwarding decisions based on the information of available coding opportunities across several routes within wireless ad hoc networks. The taxonomy and characteristics of various representative NC-aware routing protocols will also be discussed. In summary, we provide a comparison of available NC-aware routing schemes and conclude that NC-aware routing techniques have several advantages over traditional routing in terms of high throughput, high reliability, and lower delay in a wireless scenario. To the best of our knowledge, this work is the first that provides comprehensive discussion about NC-aware routing protocols.     

Coordinated opportunistic routing protocol for wireless mesh networks

Opportunistic routing is an emerging research area in Wireless Mesh Networks (WMNs), that exploits the broadcast nature of wireless networks to find the optimal routing solution that maximizes throughput and minimizes packet loss. Opportunistic routing protocols mainly suffer from computational overheads, as most of the protocols try to find the best next forwarding node. In this paper we address the key issue of computational overhead by designing new routing technique without using pre-selected list of potential forwarders. We propose a novel opportunistic routing technique named, Coordinated Opportunistic Routing Protocol for WMNs (CORP-M). We compare CORP-M with well-known protocols, such as AODV, OLSR, and ROMER based on throughput, delivery ratio, and average end-to-end delay. Simulation results show that CORP-M, gives average throughput increase upto 32%, and increase in delivery ratio (from 10% to 20%). We also analyze the performance of CORP-M and ROMER based on various parameters, such as duplicate transmissions and network collisions, by analysis depicts that CORP-M reduces duplicate transmissions upto 70% and network collisions upto 30%.