基于Inter-Flow网络编码的多Sink无线传感器网络Anycast路由

以最大化时间驱动型传感器网络的生命周期为目标,基于Inter-Flow网络编码,提出了多Sink环境下编码感知的交叉路径任播路由协议CodeMesh.首先分析多跳无线网络下单播流间编码条件,提出并证明了多Sink任播网络模型下的编码规则;进而提出多流编码簇的概念,以及确定编码簇个数和优化编码簇成员的方法;定义了统一量化编码和非编码路径代价,并综合链路质量、负载平衡和编码收益的路由度量;最后设计了兼具反应式源路由和主动式路由特点的任播编码路由协议.CodeMesh充分利用Sink节点丰富的计算和通信资源,将路由优化与重构、路由更新与维护与周期性数据收集过程相结合,大大降低了路由开销.部署于实验床平台的实验结果表明,CodeMesh能够有效寻找到具有最多编码机会的路径,从而减少数据传输次数,提高网络传输效率,同时平衡节点负载和能耗,延长整个网络的生存时间.     

无线网状网络的多路径路由与调度算法

提出了一种保障服务质量的多路径路由算法,数据分组可通过多条不同的路径进行传输,以提升网络总吞吐量性能.进一步提出了一种多路径调度策略.通过使用调度策略,基于当前可用带宽信息和路径所引入的时延信息,数据分组在传输前可被分成多段并通过不同的路径发送,根据路径时延调整优化调度策略,从而使得数据可通过在不同的路径上进行更高效地传输.仿真实验进一步验证了本文提出的路由机制和调度策略在不同网络负载下的优越性.     

Ad Hoc网络中基于网络编码的无线路由协议研究

为了解决分布式编码感知路由(DCAR)中可能出现的吞吐量减少的问题,提出了一个支持网络编码技术的无线路由协议,以提高网络吞吐量.在路由发现过程中,每个节点利用路径信息和路由请求包(RREQ)来判断编码的可能性,必要的时候通过路由转换的方式来寻找具有网络编码机会的路由.仿真结果表明,协议能有效的发现具有编码机会的路由,进而提高网络吞吐量.     

基于网络编码的定向扩散路由协议

提出一种新的基于网络编码的无线传感器网络定向扩散路由协议。在定向扩散路由建立的过程中利用随机线性网络编码,使中继节点对收到的分组进行网络编码后再转发,以减少网络中分组传输的次数,优化网络带宽利用率。基于网络仿真平台NS2的仿真结果表明,新协议的网络性能得到有效改善,节点的平均剩余能量和网络吞吐量有显著提高。     

一种基于链路质量的移动Ad-hoc网络地理路由算法

如何实现简单的路由机制,使节点能够快速、高效地完成分组传递,是移动Ad-hoc网络研究的一个基本问题.针对无线链路在高误码率和抗干扰技术方面的不足,提出了将链路质量作为路由选择的度量,设计并实现了基于链路质量的地理路由算法LQPR,解决了在非理想无线链路上采用传统贪婪算法引起数据分组传送率下降的问题.该算法综合了链路质量选择模式和边界选择模式,并利用目标定位技术获取的地理位置信息指导分组的转发,以减少控制开销,优化路径选择,实现数据分组快速有效的传输.在NS-2中完整实现了LQPR协议的仿真,并通过对网络节点发送数据包的端到端时延、吞吐量以及包传送率进行比较、评估和检测,验证了LQPR路由协议的有效性.     

认知Ad-Hoc网络中一种实时信道分配路由协议

针对认知无线Ad Hoc网络中授权用户的活动将影响认知用户间路由稳定性的问题,提出了一种实时信道分配路由协议。该协议采用动态源路由协议(DSR)的路由发现机制,在路由建立阶段,提出综合路由度量标准来选择路由;在数据发送阶段引入IN MESSAGE数据包,使路由中间节点可以掌握其下一跳节点信道环境的变化,从而进行实时信道分配。仿真对比表明,实时信道分配路由协议有效提高了分组的投递率,减少了路由重建次数。     

基于路径收集的Ad-hoc网络路由协议的研究

针对Ad-hoc网络中由于节点移动导致的链路断裂和RREQ(Route Request)分组泛洪的问题,提出了基于路径收集的路由协议.采用路径收集机制和链路不相交的多路径算法,提高节点获取路由的能力,增加节点的平均有效路由数量,提高RREQ分组被应答的可能性,从而限制RREQ的广播范围和转发次数;依据路径维持时间的概率密度呈指数分布的特点,设计优先使用最新路径、兼顾路径长度的路由选择策略,以在概率上延长通信路径的维持时间.NS2的仿真结果表明,与AODV、AOMDV以及AODV_PA协议相比,提出的协议提高了分组投递率,并显著地减少了路由开销和通信时延.     

多跳无线网络中基于网络编码的多路径路由

提出了一种基于网络编码的多路径路由机制CAMP(network coding-aware multi-path routing).该机制能够根据路径的可靠性和编码机会,动态地在多条路径上进行数据包的传输.CAMP的路由发现机制能够向源节点返回多条可能的路径以及各条路径的每条边上的ETX(expected transmission count).与以往的多路径路由机制不同, CAMP可以通过转换它的传输路径来动态地创造而非仅仅等待编码机会.利用这一独特的路由机制,CAMP可以让多条路径分摊网络流量负载,并且最大化路径转换收益,从而改进网络的吞吐量.实验结果表明,在无线网络的数据传输过程中,CAMP能够取得比其他路由机制高得多的网络吞吐量.     

基于稳定性的认知Ad Hoc网络路由协议

针对认知无线电Ad Hoc网络中各个节点可用频谱的多样性、时变性和差异性的问题,传统路由协议不能适用于认知无线电Ad Hoe网络,提出了一种基于稳定性的路由协议.该协议综合考虑认知无线电Ad Hoc网络特性,通过计算每个节点的稳定性并引入分集传输,进行传输模式选择和信道选择,利用包括路径稳定性、路径跳数、路径信道切换次数的路由尺度进行路径选择.仿真分析表明,该协议能减少路径信道切换次数,提高路径稳定性和路径建立成功概率.     

一种基于链路质量的移动Ad-hoc网络地理路由算法

如何实现简单的路由机制,使节点能够快速、高效地完成分组传递,是移动aa-ho}网络研究的一个基本问题。针对无线链路在高误码率和杭干扰技术方面的不足,提出了将链路质量作为路由选择的度量,设计并实现了基于链路质量的地理路由算法LQPR,解决了在非理想无线链路上采用传统贪婪算法引起数据分组传送率下降的问题。该算法综合了链路质量选择模式和边界选择模式,并利用目标定位技术获取的地理位置信息指导分组的转发,以减少控制开销,优化路径选择,实现数据分组快速有效的传输。在NS-2中完整实现了LQPR协议的仿真,并通过对网络节点发送数据包的端到端时延、吞吐量以及包传送率进行比较、评估和检侧,验证了LQPR路由协议的有效性。     

MAC-layer proactive mixing for network coding in multi-hop wireless networks

Network coding is a recent research topic in wireless networking. By combining multiple packets in a single broadcast transmission, network coding can greatly improve the capacity of multi-hop wireless networks. Packet mixing, when applied with traditional routing, can only be performed at the junctions of the paths determined by the routing module. This limits significantly the coding opportunities in the network. This paper presents a novel MAC-layer mixing method, named BEND, which proactively seizes opportunities for coding. Without relying on fixed forwarders, BEND allows each node in the neighborhood to be a potential coder and forwarder and coordinates their packet transmissions for higher coding gain. By taking advantage of redundant copies of a packet in the neighborhood coding repository, the number of mixing points, and thus the coding opportunities, can be significantly increased. This high coding gain is verified by our simulation studies.     

A power efficiency routing and maintenance protocol in wireless multi-hop networks

In wireless multi-hop networks, selecting a path that has a high transmission bandwidth or a high delivery rate of packets can reduce power consumption and shorten transmission delay during data transmission. There are two factors that influence the transmission bandwidth: the signal strength of the received packets and contentions in the contention-based MAC layer. These two factors may cause more power to be consumed during data transmission. We analyze these two factors and propose a power-aware routing protocol called MTPCR. MTPCR discovers the desired routing path that has reduced power consumption during data transmission. In addition to finding a desired path to reduce power consumption, MTPCR also takes into account the situations in which the transmission bandwidth of the routing path may decrease, resulting in much power consumption during data transmission because of the mobility of nodes in a network. MTPCR is thus useful in a network: it analyzes power consumption during data transmission with the help of neighboring nodes, and it uses a path maintenance mechanism to maintain good path bandwidth. The density of nodes in a network is used to determine when to activate the path maintenance mechanism in order to reduce the overhead of this mechanism. With the proposed path maintenance mechanism, power consumption during data transmission can be efficiently reduced, as well as the number of path breakages. In our simulation, we compared our proposed routing protocol, MTPCR, with the following protocols: two classical routing protocols, AODV and DSR; two power-aware routing protocols, MMBCR and xMBCR; and one multiple path routing protocol, PAMP. The comparisons are made in terms of throughput of the routing path, power consumption in path discovery, power consumption in data transmission, and network lifetime.     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.     

基于联合编码且负载均衡的AODV路由策略

在无线网状网中,为使AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector routing)路由协议支持流间编码并解决流间编码带来的负载不均衡问题,提出了一种优化的路由策略 CLAODV (Coding-aware and Load balanced AODV)。该策略允许编码节点的多个下游节点共同解码同一个编码包,以增加路径上的编码机会。同时,设计了一个可以同时体现路径上编码增益、路径丢包率以及路径负载程度的新路由度量参数(Expected Coding-aware Transmission Count and Load balancing,ECTXL)。CLAODV路由策略可根据该参数进行路由选择。仿真结果表明:与其他相关路由策略相比,文中提出的CLAODV路由策略不仅能有效增加路径的编码机会,提高网络吞吐量,而且可以明显降低路由时延与带宽资源开销。     

Energy-efficient multipath routing in wireless sensor network considering wireless interference

Due to the energy and resource constraints of a wireless sensor node in a wireless sensor network (WSN), design of energy-efficient multipath routing protocols is a crucial concern for WSN applications. To provide high-quality monitoring information, many WSN applications require high-rate data transmission. Multipath routing protocols are often used to increase the network transmission rate and throughput. Although large-scale WSN can be supported by high bandwidth backbone network, the WSN remains the bottleneck due to resource constraints of wireless sensors and the effects of wireless interference. In this paper, we propose a multipath energy-efficient routing protocol for WSN that considers wireless interference. In the proposed routing protocol, nodes in the interference zone of the discovered path are marked and not allowed to take part in the subsequent routing process. In this way, the quality of wireless communication is improved because the effects of wireless interference can be reduced as much as possible. The network load is distributed on multiple paths instead of concentrating on only one path, and node energy cost is more balanced for the entire wireless network. The routing protocol is simulated in NS2 software. Simulation result shows that the proposed routing protocol achieves lower energy cost and longer network lifetime than that in the literature.     

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。     

基于萤火虫群优化的Ad Hoc网络路由协议

针对Ad Hoc网络拓扑结构多变、网络生存时间受限及数据包分组传输效率低下等问题,本文借鉴萤火虫群优化算法的思想,提出了一种基于萤火虫群优化的Ad Hoc网络路由协议。路由协议用萤火虫优化算法的荧光素强度的更新规则与无线自组网络中的节点移动速度、拥塞程度、节点剩余能量及节点间的距离等因素相互映射,改进萤火虫群优化算法中的搜索萤火虫、驻留萤火虫及回溯萤火虫用于完成Ad Hoc网络中路由协议的路由发现、路由选择及路由维护等过程,整个协议无须传送大量的控制分组,即可实现Ad Hoc网络的稳定。仿真实验结果表明,与AODV及基于蚁群优化的路由算法AntRouting协议相比,本文所提出的路由协议在端到端延时、分组数据传输率及网络生存时间上均有良好的性能。     

基于改进萤火虫群优化的无线自组网路由算法

针对无线自组网络拓扑结构多变、网络生存时间受限及数据包分组传输效率低下等问题,借鉴萤火虫群优化算法,提出了一种改进萤火虫群优化的无线自组网络路由算法.路由算法将萤火虫优化算法中的荧光素强度更新与无线自组网络中的节点移动速度、拥塞程度、节点剩余能量、节点间距离等因素进行相互映射,同时改进萤火虫群优化算法中的搜索萤火虫、驻留萤火虫及回溯萤火虫用于完成无线自组网络中路由协议的路由发现、路由选择及路由维护等过程,整个协议无须传送大量的控制分组,即可实现无线自组网络的稳定传输.仿真实验结果表明,与AODV及基于蚁群优化的路由算法AntRouting协议相比,本文所提出的路由算法在端到端延时、分组数据传输率及网络生存时间上均有良好的性能.