能量高效的无线传感器网络分簇路由算法研究*

针对LEACH算法中簇首分布不均及簇首与基站一跳通信能耗大的问题,提出了一种基于能量高效的无线传感器网络分簇路由算法。首先,基于节点接收信号强度与自身剩余能量的乘积及网络连通度选取簇首,计算簇首间的合理距离,使网络均匀分簇;其次,基于跳数及簇首当前剩余能量构造簇间优化路由树;然后用OMNeT++对该算法进行仿真对比分析。仿真结果表明,与LEACH等分簇路由算法相比,采用该算法,簇首分布更均匀,提高了簇的负载平衡程度,使节点的能量更为高效,延长了网络的生命周期。     

一种新的基于链簇式的WSN不均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中节点耗能不均衡的情况,提出一种基于链簇式的不均匀分簇路由算法(URCC)。在簇首选举机制中,以能量变化为度量确定簇头数以及不均匀分簇的大小,同时以邻节点数及剩余能量作为权重选举簇首。路由采用链式路由,由距离基站近的m个簇首分别成链并构成一条高级链,并将稳定阶段分为m个阶段,依次从m个簇首中随机选取一个簇首作为链头与基站通信,降低簇重建的频率。仿真实验表明,该算法不仅有效均衡了簇内节点间的能量消耗,同时兼顾了簇头之间的能量均衡,有效延长了网络的存活时间。     

一种基于ODMRP的按需式分簇多播路由协议

ODMRP协议是无线自组网环境下的一种按需式多播路由协议。提出了一种对该协议的改进,即ODC-ODMRP路由协议。协议继承了ODMRP协议对拓扑频繁变化的良好适应性,并采用按需式分簇机制（ODC）,有效减少了泛洪带来的控制开销,提高了网络的路由效率。实验结果表明,该算法具有路由收敛速度快、泛洪效率高、控制开销小等特点。     

基于非均匀分簇机制的ZigBee混合路由算法

针对现有ZigBee网络路由算法存在节点能量消耗不均衡问题,在树路由算法与无线自组网按需距离矢量路由改进(AODVjr)算法的基础上,提出一种基于非均匀分簇机制的ZigBee混合路由算法。该算法将网络分成若干个非均匀的逻辑簇,使距离协调器越近的簇规模越小,从而减少转发任务,使得能量消耗均衡。在分簇的基础上,将节点之间的传输分为簇内传输与簇间传输。簇内传输采用基于邻居表的树路由算法;簇间传输在基于树路由算法无效的情况下,采用AODVjr算法,找到两个簇首之间的较短路径;同时规定只有簇首节点和网关节点才能广播请求分组(RREQ),可以减少冗余的RREQ分组。仿真结果表明,该算法能有效推迟死亡节点出现的时间,延长网络的生存周期,达到提高网络性能的目的。     

一种基于能量预测的双簇首路由控制算法

在深入研究经典网络路由算法LEACH的基础上,提出了一种基于能量预测的双簇首(DCHBEF)路由控制算法。该算法利用改进的阈值产生式与节点剩余能量相关性并设计主、次簇首的选举和工作机制,解决了LEACH和SAHRC协议中的盲目分簇和簇内单簇首通信方式缺陷。仿真结果表明:DCHBEF算法比原有的LEACH和SAHRC算法有较好的节能性,并提高全网通信效率。     

一种基于被动分簇算法的能源有效WSN模型

提出了一种基于被动分簇算法的能源有效无线传感网络模型。该模型采用被动分簇策略,即仅当网络中有数据通信要求时才在网络中建立分簇网络拓扑,而且网络拓扑的建立与维护都在本地完成,不需要单独的控制命令以节省能量开销。分簇策略簇首选举采用“先声明者胜”的选举机制,网关节点选择依据网络健壮性和能源有效性之间平衡的原则来确定。详细地描述了网络模型的建立和维护过程,并在NS2上仿真了该模型用于定向扩散路由协议时的能源有效性。实验结果表明,使用该模型后的定向扩散路由比没有采用前具有更好的能源有效性。而且在节点大规模增加时,仍然具有良好的性能。     

基于蚁群的AdHoc网络分簇路由算法

无线AdHoc网络是一个多跳、临时性的对等移动自治系统,它由一组带有无线收发装置的移动节点组成。而路由协议是AdHoc网络体系结构中不可或缺的重要组成部分,因此路由协议的研究成为当前AdHoc网络研究的重点。针对AdHoc网络节点能量有限的特性,提出了一种基于分簇及蚁群的组合路由算法（CRBAC）。给出了分簇策略下的簇内簇间路由机制,簇内采用按需路由策略,将改进的蚁群算法应用到簇内路由机制中,通过扩散信息素选择能量高的邻节点均衡网络节点能量,而簇间采用尽可能简单的表驱动路由策略。仿真结果表明,该算法是合理的,不仅有效地减少了端到端时延,而且提高了网络的生存时间。     

受限节点的WSNs非均匀分簇算法应用研究

针对常规分簇路由算法不能有效解决节点位置、能量、频段受限的固态发酵温度检测无线传感器网络(WSNs)中节点过早死亡和能耗不均衡的问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的非均匀分簇路由协议。首先,根据网络规模选择固定数目的簇首节点,然后,引入PSO算法和非均匀分簇机制,以簇首节点覆盖范围和簇内节点与簇首之间平均欧氏距离作为评价函数的影响因子,选取一组最优簇首。仿真实验结果表明:所提算法有效改善了受限节点无线测温网络"热区"效应,均衡了节点能耗,显著延长了网络生存周期。     

节能的无线传感器网络分簇路由协议的研究

LEACH协议是无线传感器网络中典型的分簇式路由协议,通过分析LEACH协议的优缺点,针对该协议的簇首选择机制进行改进,提出了LEACH-SERP的分区域簇首选择算法,该算法将整个网络分成若干个扇形区域,在每个扇形区域内独立地运行改进的LEACH协议,同时区域簇首与基站之间的通信由传统的单跳改为多跳,并进行了仿真分析。仿真结果表明,LEACH-SERP协议有效节约能量,平衡网络负载,延长网络生存时间。     

一种新的传感器网络能量有效路由算法

基于对LEACH、PEGASIS经典分簇算法的研究,提出一种基于分簇的传感器网络能量有效的路由算法NCEER。NCEER每隔20轮进行一次簇重构,簇内利用贪心算法形成短链,选取剩余能量最大者为簇首。然后,以基站为树根,各簇首节点根据跳数和能量级别建立层次路由树。最后,各簇首通过最优路径将采集到的数据发送到基站。该算法减少了簇重构的开销,建立了一条负载均衡的簇内路由、能量有效的簇间路由,减少了数据的传输时延。仿真结果表明,该算法的性能优于LEACH和PEGASIS。     

层次路由模型中特征指数的解析关联式

Kleinrock和Kamoun揭示了层次路由模型中路由表长度指数与路由路径长度指数的逆相关关系。在层次路由模型中，以路由路径长度指数缓和增加为代价，路由表长度指数可以显著缩减。较小的路由表长度带来较少的通信开销。路由表信息汇聚缩减路由表长度，同时也降低了路由表信息的精度，这就导致了比最短路由路径更长的层次路由路径。陆廷荣等人修改了Kleinrock和Kamoun模型，使用不同类地址标识地址空间的层次，使路由表长度进一步缩减，提高了层次路由模型效率。本工作给出层次路由模型中路由表长度指数与路由路径长度指数的逆相关关系的解析表达式。     

基于Linux嵌入式系统按需路由协议架构设计与实现

针对在Linux操作系统原有的路由体系结构上实现按需路由的制约问题,分析了Linux操作系统路由体系结构特点以及实现按需路由的难点,提出了一种适合按需路由的通用路由体系结构,并基于Linux系统实现了按需路由之一的Aodv路由协议的嵌入式实现。结果表明了此路由体系结构很好地解决了Linux传统的路由体系结构瓶颈。     

FPD平行端口矩形区域内电阻驱动的自动布线算法

平板显示器技术已逐渐发展为主流屏幕显示技术，而自动化布线是其面板电路和触摸屏电路设计领域的重要研究任务之一。根据布线需求的不同，需要不同的布线解决方案，如定阻值布线或等电阻布线。该类布线任务通常需要在2组端口间进行指定布线区域和最大电阻值的布线。每根布线电阻限制在指定范围内，从而满足IC驱动负载的要求。平行端口矩形区域布线是常见且重要的布线目标，找到一种合适的空间分配方案是十分必要的。电阻驱动的端到端布线算法，在布线规划时进行端口分组，然后对每组端口进行多段式的预布线，再以自适应步长调节电阻至限定区域。在3个对比实验中成功完成了30个平行端口实例的布线。相比于简单三段式布线和定步长调节电阻的形式，能够有效减少约40%的平均布线时间和31%的平均内存,布线电阻达标率为100%。     

采用泛播路由构建高效中继路由系统

中继路由系统由一组中继路由器组成,为不能交换路由信息的路由域提供中继路由.该系统的关键是为路由域配置恰当的中继路由器.为所有中继路由器分配一个泛播地址,将它们当作一个逻辑节点,借助泛播路由以最短路径到达该逻辑节点.此外,采用源路由的方法将数据报文路由至中继路由器.基于泛播的中继路由系统实现了中继路由的自动配置,提高了中继路由的性能和可靠性,并且与现有网络系统兼容,实施代价很小.     

A routing-table-based adaptive and minimal routing scheme on network-on-chip architectures

In this paper, we present a routing algorithm that combines the shortest path routing and adaptive routing schemes for NoCs. In specific, routing follows the shortest path to ensure low latency and low energy consumption. This routing scheme requires routing information be stored in a series of routing tables created at the routers along the routing path from the source to the destination. To reduce the exploration space and timing cost for selecting the routing path, a routing list and routing table for each node are created off-line. Routing table is updated on-line to reflect the dynamic change of the network status to avoid network congestion. To alleviate the high hardware implementation cost associated with the routing tables, a method to help reduce the size of the routing tables is also introduced. Compared to the existing routing algorithms, the experimental results have confirmed that the proposed algorithm has better performance in terms of routing latency and power consumption.     

片上网络路由算法分析与评估

本文对片上网络中的确定性XY路由算法和基于拐弯模型的4种自适应路由算法进行分析,并采用Noxim模拟器在6种合成通信模式下对5种路由算法的性能进行评估。实验结果表明,在均匀随机通信模式下,XY路由算法的性能优于自适应路由算法;在置换1和混洗通信模式下,奇偶路由算法的性能优于其他路由算法;在置换2、位反和蝶形通信模式下,负向优先路由算法的性能优于其他路由算法。     

贪婪协议路由代数及其应用

在无线网络路由协议中,错误地使用路由尺度会降低网络的路由性能,甚至会导致某些节点之间根本无法正常通信,称为路由尺度的兼容性问题.基于路由代数理论,分析了贪婪协议中路由尺度的兼容性问题,推导出了贪婪算法用作数据分组的转发机制时贪婪协议具有可达性的充分必要条件,并以4个路由尺度实例说明了分析结论在贪婪协议设计中的具体应用,为贪婪协议的设计提供了重要的技术依据.     

Ad hoc网络中一种带预测的路由算法

在自组网中,由于网络节点的移动性及拓扑结构的易变性,设计稳定的路由成为最受关注的问题。根据可靠性为多路径路由选择更多的可靠路径,以满足自组网中多路径传输在路径的数量和质量方面的需求,是多路径路由技术中的一个重要研究课题。为此,基于GRID模型和预测模型提出了一种带预测的稳定不相交备用路由算法,其利用有效限制路由查询包的泛洪区域,并结合预测策略和节点不相交路径算法来选择一条最稳定的不相交备用路由,从而进一步提高该路由算法的性能。模拟结果显示,与其他3个多路径路由相比较,该算法是一个有效的自组网路由算法。     

基于区块链的域间路由策略符合性验证方法

域间路由系统自治域(ASes)间具有不同的商业关系和路由策略.违反自治域间出站策略协定的路由传播可能引发路由泄露,进而导致网络中断、流量窃听、链路过载等严重后果.路由策略符合性验证对于保证域间路由系统安全性和稳定性至关重要.但自治域对本地路由策略自主配置与隐私保护的双重需求增加了验证路由策略符合性的难度,使其一直是域间路由安全领域尚未妥善解决的难点问题.提出一种基于区块链的域间路由策略符合性验证方法.该方法以区块链和密码学技术作为信任背书,使自治域能够以安全和隐私的方式发布、交互、验证和执行路由策略期望,通过生成对应路由更新的路由证明,保证路由传播过程的真实性,从而以多方协同的方式完成路由策略符合性验证.通过实现原型系统并基于真实路由数据开展实验与分析,结果表明该方法可以在不泄露自治域商业关系和本地路由策略的前提下针对路由传播出站策略符合性进行可追溯的验证,以合理的开销有效抑制策略违规路由传播,在局部部署情况下也具有显著的策略违规路由抑制能力.     

基于有限范围组播的Chord路由算法

Chord是一种比较成功的P2P路由算法,但逻辑路径和物理路径之间的不一致性使得单纯依据逻辑距离进行节点路由导致很大的网络延迟,严重影响了路由效率。本文提出了一种基于有限范围组播的Chord路由算法,利用网络层组播技术来获得物理邻居节点,对Chord路由算法进行了改进,大幅度地缩短网络路由查找延时,有效减少了路由跳数,提高了路由性能。