移动传感器网络及其路由协议研究进展*

针对移动传感器网络的路由协议可分为两种情况：支持单个或者少数sink节点移动的协议和支持所有节点移动的协议。对每类协议的特点和比较典型的协议进行了介绍,在实际应用中要根据具体的应用情况来设计和选择相应的协议。     

无线多媒体传感器网络高效快速恢复路由协议

无线多媒体传感器用途广泛, 但往往由于部署在陌生的环境中, 容易造成传感器工作不稳定甚至失效. 因此本文提出了一种用于无线多媒体传感器网络的高效快速恢复协议, 它以目的路由的方式, 通过有选择地转发RREQs, 有效减少路由建立开销并高效地完成路由寻找. 每个节点都建立了多条到SINK节点的路径, 当节点失效时, 立即从另外一条路径转发数据, 避免重新建立路由开销. 仿真实验表明, 本算法增加了网络的稳定性和延长网络生存时间.     

MANET节点移动模型仿真研究

移动自组网（MANET）节点移动特性对网络拓扑结构有重要影响,在合理的节点移动模型下对网络性能的评估才真实可靠。通过对网络仿真软件NS2进行拓展,实现个体、群体和具有地域限制的节点移动模型,提出物理链路和路由协议2个层面的评估准则,给出不同类节点模型对路由协议性能的影响程度。对研究和评估MANET的路由协议有重要的参考价值。     

一种主动节点模型及路由方案

主动网络可以传递、计算包含数据和特定应用／服务方法的主动包，这样就能实现网络的快速定制，文中在移动Agent技术支持的主动网络体系结构上，设计了主动节点的模型，以及路由方案，并对路由方案的性能进行了测试。     

无线传感器网络中 Schnyder 路由算法的优化与实现

基于节点虚拟位置的几何路由协议是无线传感器网络研究的一个重要方向。目前,Schnyder路由算法中,当网络拓扑中节点失效时,Schnyder wood的结构被破坏,贪婪条件满足的概率将随着节点失效率的升高而急剧降低,算法已不能保证消息的可达。受现实生活中指南针的启发,本文针对这一问题提出一种新的算法,采用计算源节点分别与下一跳节点和目的节点形成的角度作为选择下一跳节点的依据,称为贪婪指南针双模型路由算法,可以在节点失效较高时仍保证消息的可达。最后,通过实验验证该改进算法可以有效改善几何路由算法中由于节点失效而导致的消息不可达问题。     

基于朋友圈和节点感知的内容中心MSN路由机制

为了解决移动社交网络(MSN)中由于网络拓扑的时变性以及节点资源的受限性导致路由时延长、投递率低等诸多难题,利用信息中心网络(ICN)内容和位置分离的特点更好地支持终端移动性和网内缓存,设计了一种基于朋友圈和节点感知的内容中心MSN路由机制(FACMR)。首先,明确了节点模型的功能表,使节点具有感知能力。然后,基于节点关系强度和其缓存内容相似性构造朋友圈,快速高效地指导路由。其次,利用缓存特征和置换策略进行朋友圈的维护。最后,利用网络模拟器(NS3)对FACMR进行仿真。仿真结果表明,FACMR与现有的典型算法相比,缓存置换率减少了6.35%,误包数减少了22.9%,平均路由时延降低了43.5%,是一种可行且高效的MSN路由机制。     

机会网络典型路由算法性能分析

通过对真实城市场景中行人移动行为的仿真,定量分析First Contact、Direct Delivery、Epidemic、Spray and Wait、Prophet和MaxProp6种机会网络典型路由算法在不同场景下的性能。在仿真过程中,以不同节点密度、不同节点移动模型和不同节点缓存大小设置多种场景,从传输能力、传输效率、网络资源开销和节点能耗4个方面对路由算法进行分析和比较。实验结果表明,节点移动模型、节点密度等因素会对路由算法产生显著影响,各路由算法在不同的场景下性能差距较大,每种算法都有其适用的特定场景。     

带移动节点的无线传感器网络节能路由算法

为解决无线传感器网络( WSN)的“热点”问题,避免因网络局部突发事件造成网络过早失效,提出一种带移动节点的WSN节能路由算法。该算法基于网格思想,根据节点的剩余能量以及节点到簇重心坐标距离的加权和来选举簇头,通过可控移动策略调度sink节点接收簇头所收集的数据,节省网络能耗。同时引入能量不受限的中继节点,调度该节点服务于信息传输大的区域,延长网络生存时间。通过仿真实验分析sink节点的移动速度以及加权系数对算法性能的影响,结果表明,该算法在网络的生存时间、总能耗和sink节点接收数据量3个方面均优于TTDD和MSEERP算法。当sink节点的移动速度为5 m/s、加权系数为0.6时,算法性能最佳。     

基于风险指数的随机路由策略

论文借鉴现有移动adhoc网络协议中的声誉机制,给出了一个新的节点信任度的评测机制,该机制成功消除了节点间干扰给状态判别带来的不确定性,同时杜绝了节点通过改变自身标识以躲避信任度评测的现象;然后基于节点的可信任程度,提出了基于风险指数的随机路由策略。作者认为,应当允许自私甚至恶意的节点参与路由;参与路由,为邻居节点转发数据包是提高信任程度的唯一途径。     

TCP在多跳移动Ad Hoe网络中的公平性研究

本文讨论TCP在移动AdHoe网络中不公平的原因及影响TCP公平性的场景分类。大量的模拟实验和分析表明，TCP公平性应该包括瞬间公平性和累积公平性。如果一个TCP流的发送节．量是其他TCP流发送节点的隐藏终端，公平性最差。只有当TCP流中所有节．最都在信号感知范围内才能保持公平性。通过使用IEEE802．1ie适当设定TCP流的优先值，能够提高TCP公平性。     

TCP在多跳移动Ad Hoe网络中的公平性研究

本文讨论TCP在移动AdHoe网络中不公平的原因及影响TCP公平性的场景分类。大量的模拟实验和分析表明，TCP公平性应该包括瞬间公平性和累积公平性。如果一个TCP流的发送节．量是其他TCP流发送节点的隐藏终端，公平性最差。只有当TCP流中所有节．最都在信号感知范围内才能保持公平性。通过使用IEEE802．1ie适当设定TCP流的优先值，能够提高TCP公平性。     

移动Ad Hoc网络的跨层优化拥塞控制

基于网络协议层框架充分分析了TCP应用到Ad Hoc网络导致性能下降的原因,包括:物理层中易损耗的无线信道, MAC层中的过度竞争和不公平接入,网络层中节点移动引起的频繁路由失效,传输层中TCP采用的不合适机制,包括基于窗口的传输、基于数据包丢失的拥塞指示,拥塞窗口的慢启动和AIMD、对ACK自定时的依赖;提出了全新的适合Ad Hoc网络特性的跨层优化拥塞控制协议CCOC(cross-layer optimal congestion control).CCOC运用了跨层设计框架来改进MAC层的接入信道公平性、检测虚假链路失效、减少路由失效次数、加快路由切换后的重启动、运用SACK实现可靠传输和实施非线性优化论指导设计的自适应优化策略;描述了CCOC的协议体系结构;实施了详细的NS仿真实验,仿真结果表明,在几乎所有的仿真场景和移动环境下,CCOC比TCP和ATCP在许多重要性能指标,如吞吐量和公平性方面都有了明显的改进.     

移动Ad Hoc网络的跨层优化拥塞控制

基于网络协议层框架充分分析了TCP应用到Ad Hoc网络导致性能下降的原因,包括:物理层中易损耗的无线信道, MAC层中的过度竞争和不公平接入,网络层中节点移动引起的频繁路由失效,传输层中TCP采用的不合适机制,包括基于窗口的传输、基于数据包丢失的拥塞指示,拥塞窗口的慢启动和AIMD、对ACK自定时的依赖;提出了全新的适合Ad Hoc网络特性的跨层优化拥塞控制协议CCOC(cross-layer optimal congestion control).CCOC运用了跨层设计框架来改进MAC层的接入信道公平性、检测虚假链路失效、减少路由失效次数、加快路由切换后的重启动、运用SACK实现可靠传输和实施非线性优化论指导设计的自适应优化策略;描述了CCOC的协议体系结构;实施了详细的NS仿真实验,仿真结果表明,在几乎所有的仿真场景和移动环境下,CCOC比TCP和ATCP在许多重要性能指标,如吞吐量和公平性方面都有了明显的改进.     

一种移动Ad Hoc网络综合选路基准

移动Ad hoc网络路由质量受到很多因素的影响.目前,多数移动Ad hoc网络路由协议利用单一跳数或其他基准作为路由产生的判据,使得协议整体性能的改善比较困难.提出一种考虑节点能量、通信干扰、丢失率和移动性(energy, interference, communication drop rate and mobility,简称EIDM)的综合选路基准.使用自适应权重,该基准能够根据网络状态调节各因子的作用.模拟实验结果显示,EIDM很好地减缓了热点效应.     

一种节点独立的MANET网络多径路由协议

论文提出了一种基于AODV(adhocon-demanddistancevector)的节点独立多径路由协议NDM(NodeDisjointMultipath),NDM在路由发现过程中记录每跳信息,这样一方面能够发现节点独立的多径路由,别一方面也很简单地解决了路由环路的问题。论文还从理论上探讨了多径路由个数的问题,通过仿真表明NDM在节点移动速度较高时数据包投送率、端端平均时延、路由发现频率等方面都明显优于标准的AODV协议。     

一种安全的Ad Hoc网络路由协议SGSR

Ad Hoc网络作为一种无线移动网络,其安全问题,特别是路由协议的安全备受关注。针对现有适合移动Ad Hoc网络的链路状态路由协议GSR无法防范恶意节点伪造、篡改、DoS攻击的现状,本文提出了一种在移动Ad Hoc网络中抵抗单个节点恶意攻击的安全路由协议SGSR,给出了认证协议的形式化证明,并对路由协议进行仿真和性能分析。     

基于节点空闲度的自适应移动Ad Hoc网络路由协议

节点可以自由、自主地进入网络拓扑并且无须基础网络设施的特性,使得移动Ad hoc网络被广泛应用于诸如灾难救援、战场等多种环境中.传统的Ad hoc路由协议主要是基于"最短路径"来考虑,会在网络中形成局部的"热点区域,,而影响网络的性能.对此,提出了一个新的参数"节点空闲度(leisure degree)",用来体现节点当前的传输状态.基于这个参数,联合了介质访问控制(medium access control,简称MAC)层和网络层来进行跨层设计,提出了一种新的基于"节点空闲度"的自适应路由协议LDAR(leisure degree adaptive routing),采用启发式的路由选择机制,有效地实现了拥塞控制和负载分担,提高了移动Adhoc网络的性能.通过模拟实验,结果显示了LDAR协议在静态网络和动态网络的环境下,都有比DSR协议更好的性能.     

移动Ad Hoc网络通信量相关干扰感知路由协议

干扰严重影响移动Ad hoc网络的网络吞吐量、能量消耗、网络寿命等性能.在已有基于邻居数目和分布位置的干扰模型基础上,进一步考虑各邻居上的通信量情况,提出通信量干扰模型.并在该干扰模型的基础上,提出一个通信量相关干扰感知路由TIR(traffic load-based interference-aware routing)协议.TIR通过在源节点和目的节点之间选择干扰最小的路径来降低数据包在转发过程中可能受到的干扰.模拟实验结果表明,所提出的通信量干扰模型符合移动Ad hoc网络的特性,通信量相关干扰感知路由协议对网络寿命、通信延迟及吞吐量等网络性能有明显改善.     

一种新的移动Ad Hoc网络随机密钥分发机制

移动Ad Hoc网络是一种无需固定通信基础设施、拓扑结构动态变化的无线网络,所以传统的密钥管理机制不能应用于Ad Hoc网络。本文在分析文献[1]中所提出的无线网络随机密钥分发机制的基础上提出了一个改进的基于环形通信的密钥分发协议,并对该协议进行了安全性和性能上的分析。在建立结点之间的安全信道时,该协议引入环状的合作结点集,不仅能够保证安全性和鲁棒性,而且大大降低了通信量。