一种负载均衡的RPL多路径数据传输机制

低功耗有损网络路由协议(RPL)由于负载不均衡导致节点能耗失衡。为此,提出一种RPL多路径数据传输机制。在网络拓扑构建过程中依据数据传输代价选出每个节点的最优多父节点集。结合无线链路质量、节点剩余能量、节点缓存占用率以及中继节点的子节点数量等度量,设计一种数据流量分配度量标准,基于该度量标准提出能够最大化均衡网络负载的流量分配策略,以获得最优数据传输方案。仿真结果表明,相对RPL、ELT-RPL机制,该机制能够最大化地实现负载与节点能耗均衡,延长网络生存时间并提高路由可靠性。     

基于能量感知的无线传感器网络路由算法

针对LEPS(Link Estimation and Parent Selection)在路由选择维护阶段数据收集成功率较低、节点间负载不均衡、链路质量评估复杂等问题,提出了基于能量感知的路由算法Energy-Aware and Load-Balance(EALB)。在路由选择时,EALB引入了能量感知和同层节点数据转发机制。通过仿真实验将该算法与LEPS路由协议进行比较,结果表明在相同的实验环境下,该路由协议能够提高收集成功率,有效均衡负载,延长网络生存时间。     

基于虚拟引力的WSNs路由协议设计与实现

数据采集是无线传感器网络(WSNs)主要功能之一,大规模的传感器网络采集并回收数据时容易出现节点负载不均衡,导致负载重的节点过早死亡.为了延长传感器网络的生存时间,本文提出了一种基于虚拟力的分簇路由协议(CRPVG),选取合适的节点出任簇首;根据簇首与普通节点的虚拟引力大小进行分簇;通过簇首之间多条传输将采集的数据包发送至基站节点.实验结果表明:提出的分簇路由协议在能耗均衡方面起到了较好的作用,延长了网络的生存时间.     

一种无线传感器网络环境下的查询路由与负载均衡机制

针对无线传感器网络节点数量多、通信距离短、能量有限的特点,提出一种查询增益路由算法以及基于路由的负载均衡机制。查询增益路由算法通过查询增益矩阵维护路由信息,并依据历史查询成功记录来选取路由节点;而基于路由的负载均衡机制可以在查询路由过程中记录节点的能量信息,转移负载,使得查询路径中各节点的能量消耗得到均衡。仿真实验结果表明,查询增益路由算法可以在降低节点能量消耗的前提下提高查询成功率,而基于路由的负载均衡机制可以进一步降低查询增益路由算法的能量消耗。     

基于虚拟网格的无线传感器网络分簇路由算法

针对WSNs路由协议中链路通信负载不均引发的能量空洞问题,提出一种基于虚拟网格的动态聚簇策略IDCS和考虑数据转发延迟的最大化网络生命周期的动态负载均衡路由算法DCDLB。IDCS依据节点的通信半径将网络划分成若干虚拟网格,采用考虑节点能量和位置因素的分布式簇首选举策略,并引入基于簇首能量水平的动态簇首轮换机制。DCDLB综合考虑簇首间能耗均衡和数据多跳转发延迟来构建路由,实现网络生命周期的最大化。实验结果表明,DCDLB路由算法在延长网络生命周期和降低数据转发延迟方面优于LEACH,HEED和CRVB路由算法。     

雾计算中跨层感知分簇路由协议

传统的以数据为中心的路由协议,往往会导致传感网中出现在大量的“能量空洞”或“热点”现象。为了克服上述现象,借助雾计算理论模型,提出了一种基于雾计算跨层感知分簇路由协议（A Cross-layer-sensing Clustering Routing Protocol Based on Fog Computing,CCRP）。该协议通过跨层映射原理,利用感知事件驱动机制将雾节点映射到传感层,构成功能强大的虚拟控制节点,将传感网分簇路由协议的控制过程上传至雾层,通过雾计算实现事件域节点分布式成簇路由汇聚中心,从而建立以映射雾节点为中心的优化数据聚合路由,取代传感网底层路由中的数据,进一步平衡并减少网络负载。在路由协议优化阶段,利用粒子群优化算法（Particle Swarm Optimizations,PSO）采用无竞争开销方式选举一组最佳节点担任簇首,能有效地均衡全网能量的开销,抑制传感器节点能量的快速消耗,延长了网络生存周期。仿真实验表明,CCRP协议能够有效抑制网络开销的同时还可以高效完成对数据的优化过程。     

MANET节点不相交多路径安全源路由协议

多路径路由实现是移动Ad hoc网络(MANET)可靠运行的有效保证.现有MANET节点不相交多路径路由协议主要关注节点不相交多路径的可实现性和效率问题.针对节点不相交多路径路由协议MNDP协议在主动攻击者安全模型中的安全缺陷,提出了可证明安全的MANET节点不相交多路径动态源路由协议--SMNDP协议.SMNDP协议路由请求算法中,建立了中间节点路由请求消息传播策略的检错机制,SMNDP协议路由应答算法中建立了消息防篡改机制和身份认证机制.基于攻陷的网络拓扑模型,扩展了可模糊路由概念,提出了多路径可模糊路由集合概念和节点不相交多路径源路由协议的安全定义,并应用于SMNDP协议的安全分析.SMNDP协议的安全性可以归约为消息认证码和签名机制的安全性.     

基于LEACH和PEGASIS的节能可靠路由协议研究

由于无线传感器网络节点的能量是有限的,因此设计能量有效的路由协议是非常重要的。LEACH和PEGASIS是无线传感器网络中典型的层次路由协议。文中在两者的基础上提出了一种改进的节能可靠路由协议,在簇形成过程中低能量簇首节点可以通过寻找替代簇首,均衡负载,避免过早死亡;在簇首之间形成一条链路主干路由,进行数据融合以及多跳传输,并针对链路易断的缺点提出一种可靠传输机制。理论分析及仿真结果表明。新提出的路由协议比LEACH更能均衡并减少能量消耗,延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络中源节点位置隐私保护方案研究

无线传感器网络中源节点位置隐私变的越来越重要。针对这一问题提出了基于假包的单个虚拟圆环路由协议。同时针对虚拟圆环节点失效这一问题,提出了基于假包的多个虚拟圆环策略。采取敌人的平均追踪时间作为主要的衡量指标。仿真结果显示,单个虚拟圆环陷阱路由协议策略可以获得较长的安全时间,多个虚拟圆环策略可以获得比单个虚拟圆环陷阱路由协议更优越的效果。     

无线传感器网络中一种负载均衡的跳跃式路由协议

如何实现能量的高效利用,延长网络的生命周期一直是无线传感器网络研究的热点.在传统的路由协议中,靠近基站的节点由于要转发其它节点的数据容易过早耗尽能量而失效.本文基于传感器节点传输功率可调这一假设,提出了一种负载均衡的跳跃式路由协议(LBR).协议中每个节点维护K跳的路由表.在需要发送数据时,剩余能量较少的节点将数据发送给下一跳节点,而剩余能量较多的节点可以跨越多跳进行数据传输.从而均衡了节点的能量消耗.模拟结果表明,采用该协议建立的路由,不仅具有延时小,数据传送的路径长度短,维护简单等优点,并且能够改善网络的负载均衡,极大地延长网络的生命周期.     

最小路径负载度路由协议的研究

DSR协议是Ad hoc网络中典型的路由协议,DSR协议中路由选择策略是基于最短路径的,并未考虑路径的通信量和节点负载等因素,网络中数据流易集中于某些链路,这些链路上的节点承担相对较大的通信量,从而形成热点区域。热点区域的形成会缩短网络的寿命,并且会增加数据包的平均端到端时延,甚至影响数据包的投递率。为了解决上述问题,提出了基于路径负载度的动态源路由协议(LBDSR),在路由选择时综合考虑了路径长度和路径繁忙度两个因素,有效地解决了热点区域问题,并减小网络中数据包的平均端到端时延,可以有效提高网络的负载平衡性能,延长网络寿命。     

SCALLOP: a scalable and load-balanced peer-to-peer lookup protocol

A number of structured peer-to-peer (P2P) lookup protocols have been proposed recently. A P2P lookup protocol routes a lookup request to its target node in a P2P distributed system. Existing protocols achieve balanced routing traffic among nodes by assuming that lookup requests are evenly targeted at every node. However, when lookup requests concentrate on a few nodes simultaneously, these nodes become hot spots. Due to uneven routing patterns in existing protocols, hot spots cause unbalanced routing traffic which leads to routing bottlenecks. In this paper, we present a novel structured P2P lookup protocol called SCALLOP that delivers balanced routing and avoids routing bottlenecks at occurrences of hot spots. Among existing protocols, SCALLOP is the first one to accomplish this goal at the fundamental nature of a routing protocol. SCALLOP achieves balanced routing by uniquely constructing a balanced lookup tree for each node. The balanced tree evenly distributes routing traffic among sibling nodes and, therefore, avoids or reduces routing bottlenecks. In addition, as a load-balanced protocol, SCALLOP delivers asymptotically optimal lookup performance at the tradeoff between routing path and routing table size. We conducted a set of simulations to demonstrate the effectiveness of SCALLOP. The results show that, compared-with a most-referenced and representative structured P2P lookup, protocol and a graph-based extension of this protocol, SCALLOP significantly reduces routing bottlenecks while all three protocols deliver comparable lookup performance.     

基于非均等分区的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络（WSN）存在簇头节点分布不合理以及节点负载不均形成的“热点”问题,提出了一种基于非均等分区的非均匀分簇路由协议（UAUC）。UAUC通过非均等分区对网络进行划分,并在每个区域中根据能量因子、距离因子以及密集程度因子选择合适的簇头节点。此外,在簇头节点之间构造一棵负载均衡路径树,解决数据传输时存在的“热点”问题。仿真实验中,与低功耗自适应集簇分层（LEACH）协议,分布式能量有效非均匀成簇（DEBUC）协议以及基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议（HRPNC）相比,UAUC协议的簇头节点分布更加合理;UAUC在生存周期上较LEACH协议,DEBUC协议与HRPNC协议分别提高了88%,12%与17.5%;UAUC的节点平均剩余能量高于LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议,并且节点剩余能量方差小于LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议;UAUC协议在数据包接收量上较LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议提高了400%,87.5%与25%。实验结果表明,UAUC能够有效地提高能量效率和数据包接收量,均衡能量消耗,延长网络的生存周期。     

一种可控簇规模的能耗均衡路由协议的设计

无线传感器网络路由研究的主要难点在于节点负载不均衡,容易导致某些节点能量提前耗尽,从而使得传感器网络过早死亡.针对这一难点,本文提出了一种可控簇规模的能量均衡路由协议(CCERP).该协议综合考虑节点的剩余能量、节点与邻居节点的链路质量、节点的度选择簇首节点,然后根据节点距离Sink节点的最短跳数控制簇首竞争半径,从而控制簇规模,接着利用虚拟力模型进行普通节点成簇,最后簇首通过多跳路由将采集的数据发送至Sink节点.该协议在簇首选举、簇规模控制和簇首间路由都充分考虑了负载均衡,实验结果验证了该协议具有较好的能耗均衡性.     

基于最优连通功率控制的WSNs跨层路由优化算法

针对非连通区域节点空洞效应和热点区域节点间通信干扰导致的路由服务质量（QoS）下降问题,提出了一种基于最优连通功率控制的无线传感器网络（WSNs）跨层路由优化算法。算法采用自适应最优连通功率控制策略,在避免路由空洞产生和保证网络连通性条件下,降低热点区域节点数据转发竞争干扰;通过位置信息、剩余能量和干扰等级的跨层信息交互,动态选取最优转发节点,提高网络整体性能。仿真实验表明：算法能够提高路由（QoS）、优化网络生命周期和降低热点区域通信干扰。     

一种基于聚合度模型的WSNs双簇头分簇路由协议

在无线传感器网络（WSNs）中能量负载不均衡问题,影响了网络的生命周期。提出一种基于聚合度模型的WSNs双簇头分簇路由协议（DCHP）,DCHP协议将节点聚合度与剩余能量作为考虑因素引入阈值计算,从而使高剩余能量且聚合度高的节点优先选为第一簇头。在此基础上,根据簇内节点能量选出第二簇头,完成簇间多跳路由转发数据。仿真实验表明：DCHP协议能更好平衡网络能量负载问题,延长网络生命周期。     

基于空洞模型的地理位置路由改进算法研究

针对现有WSN中地理位置路由遇路由空洞后会产生冗余路由的问题,提出一种基于感知空洞形状的分段贪婪路由(Easy Modeling Greedy Routing,EMGR)算法。EMGR引入虚拟坐标概念,利用空洞边界探测包收集空洞边界节点信息,将其映射到虚拟坐标系中;根据空洞边界节点在虚拟坐标系的不同分布,定义凹、凸域来概括路由空洞形状;根据不同的空洞形状找到合适的中转节点,采用分段贪婪路由方式传输数据。仿真实验结果表明,相较于GPSR算法,EMGR算法产生的路由跳数减少了35%,网络能耗低,路径扩张率和网络时延小。