能量感知的GPSR动态路由负载均衡

贪婪周边无状态路由协议(GPSR)在AdHoc和传感器网络中有广泛的应用,GPSR的路由是以距离目的坐标最近的原则进行选路的,容易形成热点路由,从而缩短网络的生存时间。基于对邻居传感器节点的能量感知,提出了有动态负载均衡能力的GPSR路由算法。该算法能够根据网络节点的能量情况动态调整路由。仿真结果表明提出的具有动态路由负载均衡能力的GP-SR算法能有效延长网络的生存时间。     

三维AD-HOC 网络地理信息路由算法

在二维AD-HOC 网络中,可以充分利用节点的地理信息进行路由,即AD-HOC 中节点根据邻居节点的距离目标节点的距离,选择下一跳节点进行路由转发.由于AD-HOC 中节点部署通常不满足均匀分布,造成网络中出现路由空洞,贪婪转发算法在遭遇空洞的情况下将无法正确执行.在二维AD-HOC 网络环境中,往往采用贪婪(Greedy)算法结合表面路由(Face Routing)的方法跳出路由空洞.但是在三维条件下,目前没有很好跳出路由空洞的算法能够实现有效的路由.提出了一种在三维AD-HOC 网络中的地理信息路由算法GSG,该算法使用3D RDT 图和3D RRNG 图的方法实现三维网络空间的划分.采用3D 表面路由的方法进行信息传递,在遭遇局部最小点时,可有效跳出路由空洞.仿真实验结果表明,GSG 算法可提升三维AD-HOC 网络条件下地理信息路由的效率,具有良好的可扩展性.     

伪三维的地理位置无线传感器网络路由算法

针对实际应用中传感器网络大多分布在山地丘陵等起伏地势环境下,在研究基于地理位置路由算法的基础上,结合无线传感器网络分布的地势环境,提出了伪三维的地理位置无线传感器网络路由算法。该算法利用电子地图,计算节点间沿起伏地势的近似最短路径,路由过程中根据地理位置信息选择下一跳时,用当前节点和邻居节点到目标节点在起伏地势上的最短路径代替空间欧氏距离。实验仿真证明,与目前使用较多的三维贪婪路由算法相比,该算法能有效减少数据在转发过程中的路由跳数。     

基于卡尔曼预测的VANET混合路由算法

在车载自组织网络(VANET)中,车辆高速移动和分布不均导致网络拓扑快速变化、传输路径频繁中断,造成路由效率低下。为此,提出一种适用于城市场景的、基于卡尔曼预测的VANET混合路由算法,每个车辆节点通过部署卡尔曼预测器对邻居节点位置进行预测,通过该预测位置进行路由计算。在GPSR算法贪婪模式和边缘模式的基础上,借助容迟网络(DTN)路由的思想,存储并携带无转发节点的分组直至找到合适的转发节点。仿真结果表明,与GPSR算法和带缓存的GPSR算法相比,该算法在分组投递率和端到端时延方面性能更好。     

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\%.     

基于虚拟坐标系统的无线网络地理路由算法

针对地理路由算法中的路由空洞问题,通过引入虚拟坐标的方式,提出了一种新颖的无线网络地理路由算法——双重贪婪算法(DGA)。根据网络的拓扑结构信息,DGA为每个节点分配虚拟坐标,在基于真实地理位置的贪婪算法遇到路由空洞时,以基于虚拟坐标系统的贪婪算法作为恢复机制,从而保证路由算法的收敛性。DGA克服了GPSR等传统地理路由算法只能适用于理想的单位圆图(UDG)的缺点,能够适用于更加真实的无线网络模型。仿真实验验证了DGA高效的路由性能及良好的扩展性。     

基于邻居表的ZigBee网络树路由改进算法

针对ZigBee网络树路由算法路由跳数多、数据传输延时长等问题,提出一种基于邻居表的ZigBee网络树路由改进算法。借助一跳邻居节点地址信息,建立邻居节点选择策略,在节点的一跳邻居节点中,选择到达目的节点树路由跳数最少的邻居节点作为下一跳转发节点。在树路由跳数相同时,选取LQI值大的节点为下一跳转发节点。理论分析结果表明,该算法路由路径优于树路由算法和ITRA算法路由路径;实验结果表明,该算法能很好地减少转发节点个数,提高了网络数据传输的可靠性,达到网络性能提高的目的。     

WSN中基于树型标号系统的分布式路由算法

针对无线传感器网络中数据中心存储的路由问题,提出一种基于树型标号系统的分布式路由算法。将网络中的节点组织成以参考节点为根的树型结构,通过比较目的节点标号与邻居节点标号,选择转发节点,实现数据路由。分析与仿真结果表明,该路由算法的空间开销较低、路由效率较高,并且生成的路径接近最短路径。     

基于ODMRP的分布式核心稳定路由算法

在无人机网络中,由于节点具有较强的移动性,对于组播路由的建立以及组播组的划分提出更高要求,一般的组播路由协议往往无法满足网络需求.为此,提出了一种基于ODMRP的分布式核心稳定路由算法.该算法结合了改进贪婪机制,根据路由状况对路径进行优化,为了降低源节点的数据处理负担,提出了分布式核心节点选择机制,将组播组的信息储存在多个核心节点中,同时释放了转发节点的储存空间.文章通过路由抢修机制,监控路由状态变化,对即将断裂的路由提前修复,保证了路径的有效性.仿真表明,该算法与标准的ODMRP算法及改进算法VCMP算法相比,能够优化传输路径,降低端到端时延,提高分组交付率,提升网络性能.     

一种基于网格的兼顾拥塞避免与能耗均衡的WSN路由算法

无线传感器网络是一种能量受限的网络,而在数据传输时,网络拥塞以及节点能量的非均衡消耗则会造成能量的浪费;因此,如何避免网络拥塞、均衡网络能耗是设计路由协议时需要考虑的重要问题。本文基于网格模型提出了一种兼顾拥塞避免和能耗均衡的路由算法。首先针对一种特殊的网格模型,根据模型中节点所在的位置为每个节点设置了“相对位置坐标”。为了减少路由建立的能量开销,每个节点仅根据其邻居节点的“相对位置坐标”建立多条路径;并根据下一跳节点的队列长度和剩余能量以及到达Sink节点的跳数为每条路径设置用于避免拥塞和平衡能耗的权重值。在此基础上,本文进一步考虑了节点随机均匀布置的情况,通过建立一个虚拟的网格,使用“网格坐标”和“相对位置坐标”确定网格模型,然后,建立路径和设置路径权重值,并通过路径的更新进一步平衡能耗和避免拥塞。仿真结果表明本协议在保证数据传输的情况下,既能够减少网络的丢包率,又能够平衡网络能耗。     

基于中间轴的WSN双线路由机制

针对现有的基于虚拟坐标的路由协议不能本地感知、数据传输易受阻及能量消耗不均衡等缺点,设计了一种基于中间轴的双线路由机制,利用网络的中间轴为每个节点分配虚拟坐标,并在该虚拟坐标上实施双线路由机制。用户节点可以在不知道源节点位置的情况下找到自己感兴趣的数据,而且可以在复杂环境中确保数据的发送,有效解决其他路由协议中空洞边界或公共节点的通信热点问题。通过实验,对节点负载的规范化标准偏差及高负载节点数量进行计算,结果表明,设计的方法能获得较好的负载平衡,避免网络热点产生。     

基于贝叶斯网的P2P系统路由查找算法

对等网络中的一个关键问题就是如何找到储存有期望数据的节点,因而目标资源的查询算法研究是P2P网络的关键部分,该算法决定了P2P系统的性能。在对等网络中的每一个节点都存有一张记录与之相邻的节点的路由信息表,着重讨论如何根据各节点所存储的路由表建立相应的贝叶斯网络,并分析某一节点接收到查询请求的概率,进而得出一个计算概率的数学公式。为使所得概率计算公式尽可能地符合现实情况,每一个对等点分别被赋予不同的权,随后对所赋权进行调整。最后,对每个节点的可信度提出一个设置方案,并基于可信度提出一个改进的路由算法,试验表明该算法能够一定程度上改善对等网络的性能。     

移动自组织网络中一种有效的广播技术

基于最小连通支配集（MCDS）的广播路由方法是一个很好的路由方法，它将路由过程简化到MCDS生成的较小的子网中。然而这一方法没有考虑网络中的节点的多样性和复杂性。针对实际情况中移动自组织网络中节点的复杂性问题，该文提出了一种基于极大权的最小连通支配集（MWMCDS）的有效广播途径。仿真结果表明，它能确保性能强的节点担任网关节点的角色，能更好地协调管理网络中其他的节点，从而保持MCDS的相对稳固性并为全网中的广播路由操作提供一个高效的通信基础。该算法能在保证生成权和极大的连通支配集的同时也确保它的极小性，因此是一种有效的广播路由算法。     

Robust load-balanced backbone-based multicast routing in mobile opportunistic networks

Mobile opportunistic network (MON) is an efficient way of communication when there is no persistent connection between nodes. Multicast in MONs can be used to efficiently deliver messages to multiple destination nodes. However, because multiple destination nodes are involved, multicast routing is more complex than unicast and brings a higher communication cost. Backbone-based routing can effectively reduce the network overhead and the complexity of routing scheme. However, the load of backbone nodes is larger than that of regular nodes. If the backbone node’s buffer is exhausted, it will have a significant impact on the performance of the routing scheme. Load balancing can improve the ability of backbone to deal with the change of network load, and backbone maintenance algorithm can provide backbone robustness. In this paper, we propose a robust load-balanced backbone-based multicast routing scheme in MONs. In the backbone construction algorithm, we transform the problem of backbone construction into a multi-objective optimization problem, and propose a multi-objective evolutionary algorithm-based backbone construction algorithm, namely LBMBC-MOEA algorithm. In addition, in order to increase the robustness of the backbone-based routing scheme, we propose a localized multicast backbone maintenance algorithm (MBMA) to deal with the buffer exhaustion of backbone nodes. When a backbone node’s residual buffer is insufficient, MBMA algorithm selects other nodes to replace the backbone node. The results on extensive simulations show that when considering the node buffer size constraints, compared with previous backbone-based multicast routing schemes, our proposed algorithm has better performance, and when the node’s residual buffer is insufficient, MBMA algorithm can significantly improve the performance of the backbone-based multicast routing scheme.     

Experimental validation of resilient tree-based greedy geometric routing

Geometric routing is an alternative for IP routing based on longest prefix matching. Using this routing paradigm, every node in the network is assigned a coordinate and packets are forwarded towards their intended destination following a distance-decreasing policy (greedy forwarding). This approach makes the routers significantly more memory-efficient compared to the current IP routers. In this routing, greedy embeddings are used to guarantee a 100% successful delivery to every destination in the network. Most of the existing proposals lack resiliency mechanisms to react efficiently to network changes. We propose a distributed algorithm to calculate a greedy embedding based on a spanning tree of the network. In this algorithm, nodes are triggered to re-calculate their coordinates upon a change in the topology such as link or node failures. The advantage of this approach is that it recovers from topology failures within a very short period of time. We further extend the algorithm to generate backups to apply protection in distributed setups. Different trade-offs and trends of re-convergence for geometric routing have been evaluated in an emulation environment. Realistic results are achieved through emulation as no model or abstraction is involved. The proposed routing scheme is implemented in Quagga routing software and new elements are developed in Click modular router to enable greedy forwarding. For the first time, the performance of this scheme is evaluated through emulation on a large topology of 1000 nodes and the results are compared with BGP. The experimental results indicate that the proposed scheme has interesting characteristics in terms of convergence time upon a change in the network topology.     

Convex Subspace Routing (CSR): Routing via anchor-based convex virtual subspaces in sensor networks

Convex Subspace Routing (CSR) is a novel approach for routing in sensor networks using anchor-based virtual coordinates. Unlike geographical routing schemes that require physical location information of nodes, obtaining which is often difficult, error-prone and costly, the Virtual Coordinate (VC) based schemes simply characterize each node by a vector of shortest hop distances to a selected subset of nodes known as anchors. Even though VC based routing (VCR) schemes benefits from having connectivity information implicitly embedded within the VCs, VCs lack the directional information available with physical coordinates. The major issues affecting routing using VCs are addressed. Due to local minima problem in the virtual space, the VCR schemes rely on backtracking or hill climbing techniques to overcome the local minima. Convex Subspace Routing, in contrast, avoids using anchors that cause local minima. It dynamically selects subsets of anchors that define subspaces to provide convex distance functions from source to destination. Consequently, it is less sensitive to anchor placement and over anchoring, and does not require tracking route history for backtracking, resulting in shorter packet lengths and energy efficient operation. Three techniques for selection of convex subspaces are proposed and evaluated. Performance evaluation for several different network topologies indicates that CSR significantly outperforms the existing VCR scheme, Logical Coordinate Routing (LCR), while being competitive with geographic coordinate based Greedy Perimeter Stateless Routing (GPSR), even though latter makes use of node location information.     

灾难场景下基于分组策略的机会网络路由算法

在灾难场景下能量成为稀缺资源,为在高效转发数据包的同时尽可能减少节点能量消耗,提出基于分组策略的机会网络路由算法.对网络中的节点进行分组,根据角色的特点,采用不同的路由策略.该算法基于泛洪策略,使用p、k、t参数控制泛洪程度.仿真结果表明,在不同的网络规模下,该算法的网络开销均可以接近最优的水平,获得较高的传输成动率,...     

基于关键网络状态的域内路由可用性研究

业界通常采用路由保护方案来提高域内路由可用性.然而已有的路由保护方案存在下面两个方面的问题:a)没有考虑网络中链路的失效概率,同等对待网络中所有的链路,事实上在互联网中,不同链路的失效概率是不同的,因此应该在路由保护方案中考虑链路的失效概率;b)将保护链路的数量作为设计目标,事实上方面某些链路出错的概率非常低,保护这些链路反而会增加开销,而另一方面某些链路出错的概率非常高,需要重点保护这些链路.因此应该将路由可用性作为路由保护方案的设计目标.针对上述两个问题,提出了一种基于关键网络状态的域内路由保护方案(RPBCNS),该算法首先通过链路失效概率计算出所有的关键网络状态,然后在每种关键网络状态下计算节点对之间相应的路径,保证节点对之间路径的多样性,从而使得尽可能多的节点对满足路由可用性需求.仿真实验将RPBCNS算法与主流算法ECMP、DC、path splicing分别在三个真实网络中进行对比,在网络可用性和节点对可用性满足率上RPBCNS的性能明显优于其他三种算法.仿真结果表明,RP-BCNS不仅具有较高的网络可用性,并且能够使得尽可能多的节点对满足路由可用性目标,更符合实时应用的实际需求.     

移动传感网中基于虚拟货币的路由策略

移动无线传感器网络中,针对节点基于随机运动模型的路由问题,提出一种基于虚拟货币的低能耗路由策略——DTVC。根据节点的属性和数据消息的属性进行买方和卖方的定价并据此选择转发节点。为了提升网络性能,通过控制数据消息的副本数以及对节点的缓存队列中的数据消息排序,把网络中的节点分为源节点和中继节点,只有数据消息的源节点可以复制该数据消息,并依据数据消息的延迟容忍度对消息进行排序,延迟容忍度越小则优先级越高。为了减少网络中的能量消耗,根据sink节点广播的消息删除缓存队列中已经传输成功的数据消息。在Matlab上的仿真实验结果表明,与基于消息容错的自适应数据传输算法（FAD）、基于距离和能量感知模糊逻辑的路由算法（FLDAER）和基于能耗自选演进机制的路由算法相比,DTVC的数据消息投递率至少提高2.5%,平均副本数至少减少25%。     

基于梯度的无线传感器网络能耗分析及能量空洞避免机制

在基于"梯度汇聚"模型的无线传感器网络 (Wireless sensor networks, WSNs)中, 因节点间能量消耗不平衡而引发的能量空洞一直是影响网络生存周期的重要原因. 本文分别分析了无通信干扰的自由空间环境和瑞利衰落环境下网络中节点的能量消耗,提出了一种基于节点能量非均匀分布的能量空洞避免机制,即根据节点的能耗水平为每个节点储备不同的初始能量.并结合通信干扰、休眠机制等因素,研究了基于"梯度汇聚"模型的无线传感器网络生存周期的上界和下界. 模拟结果表明,该机制提高了能量的利用效率,延长了网络的生存周期.