基于多元分层感知的移动物联网区域分割算法

为解决物联网区域分割引发的低质量数据传输、高频率网络拥塞等问题,提出一种基于多元分层感知机制的高效安全区域分割算法。根据节点间数据交换的紧密程度,将网络拓扑分割为网络层、传输层和最终汇聚层,设计多元分层感知模型,增强簇头节点的更新能力。结合机会路由连通特性,设计基于机会碰撞信息提取机制的区域分割子算法,借助拉格朗日模型进行特征挖掘,提升节点机会碰撞度并优化区域分割效果。基于簇内节点关联度,构建能量-路由双因子裁决机制,实现区域信息与簇头节点的数据交互并缓解数据拥塞。实验结果表明,与基于改进移动中继和楔形合并-能量空洞消除的区域分割算法相比,该算法具有更好的网络区域分割效果及更强的数据拥塞控制能力。     

一种基于卡尔曼滤波的分簇WSNs拥塞检测与控制方案

针对分簇结构下无线传感器网络簇首节点因负载过大易产生拥塞问题,提出一种基于卡尔曼滤波拥塞预测与缓解算法CMKBO,该算法首先基于卡尔曼滤波理论,依据当前簇首缓存占用情况,预测下一时刻簇首队列长度,并结合簇首吞吐量对网络拥塞程度进行综合预判,当网络拥塞程度预测值超过设定阈值时,在簇内寻找一个最优节点协助簇首进行数据缓存和转发以达到控制和缓解网络拥塞,簇首启动拥塞控制时,协助节点依据当前簇首拥塞程度选择簇内转发或簇外转发,以实现不同情况下的拥塞控制。仿真实验结果表明:该算法能够较准确地预测未来簇首拥塞状况,能较好地缓解簇首压力,较CODA算法有更好的网络特性。     

基于超声波和TDOA的无线传感器网络高精度定位方法

提出了基于超声波与射频信号到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的无线传感器网络节点定位方法。采用基于簇的分层网络拓扑结构,使用信标节点作为簇头,设计实现了动态簇头自动选取算法,提高了定位算法的快速响应性,并通过误差补偿和软件鲁棒性设计,提高了系统的定位精度。基于AVR单片机和CC1100射频芯片完成了无线传感器网络中移动节点、信标节点和汇聚节点的硬件设计与实现。实验数据表明本文设计的无线传感器网络定位系统的定位精度在30cm之内,并且定位算法具有较好的时间响应性,移动节点的最大速度可以达到11.5m/s。     

一种基于移动预测的自适应Ad hoc网络分簇算法

在移动Adhoc网络中采用分簇机制可以达到在拓扑结构频繁变化的网络环境中快速部署节点通信的目的。本文在深入研究移动预测技术的基础上,分析已有分簇算法存在的诸多不足,提出了一种基于移动预测的自适应分簇算法,包括分簇算法和分簇保持策略两方面的内容,并通过模拟证明该算法保持了分簇结构的稳定性,提高了网络负载平衡能力,减少了节点之间的通信路由开销,有效防止了通信的中断,弥补了已有分簇算法的不足。     

一种无线传感器网络的优化速率控制方法

拥塞控制是无线传感器网络中的一个关键性问题。从解决拥塞问题出发,提出了一个基于优化速率的拥塞控制算法ORCC。算法构建了一个分布式的分簇网络结构,利用缓冲的占用情况进行拥塞检测,并使用基于优化理论的速率调节策略来保证网络吞吐量的稳定,从而通过求解出的最优解来实现簇内节点效用的最大化。仿真实验表明,ORCC算法不仅能有效缓解网络拥塞,降低平均延迟,还具有较好的网络传输公平性。     

有效能量空洞避免的无线传感器网络混合多跳路由算法

针对在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点之间能量消耗不均衡容易引发"能量空洞"现象的问题,在研究平面和层次路由协议的基础上,提出了一种有效能量空洞避免的混合多跳路由算法。首先,引入热点区域划分的概念对监测区域进行划分;然后,在分簇阶段,对热点区域外的节点采用非均匀分簇结构,融合簇内数据以减少流入热点区域的数据量;其次,对热点区域内的节点不采取分簇以降低区域内节点的分簇能耗;最后,在簇间通信阶段,通过粒子群优化(PSO)算法寻找同时满足相邻两跳间最大通信距离的最小化和最大通信跳数的最小化的最优传输路径,实现整个网络的能量消耗最低。理论分析和实验结果均表明,所提算法在能量有效性和能耗均衡分配方面都要优于基于增强学习的生命期优化路由协议(RLLO)和基于模糊理论的多层分簇式路由协议(MLFC),网络生存周期分别提高了20.1%和40.5%,可以有效避免"能量空洞"。     

基于源区域路径选择的层次化片上网络路由算法

针对较大规模片上网络(NoC)远端节点和邻近节点之间的通信问题,提出一种基于区域划分的层次化簇状分层网（CHM）结构。在此基础上,针对中间节点拥塞严重导致网络性能降低的问题,提出一种基于源区域路径选择的自适应算法。该算法利用CHM结构区域特性将路由决策由源节点移至源区域,同时在原有底层和上层节点对的基础上增加自适应节点对,并增加该部分节点对路由选择性,从而缓解网络拥塞状况。仿真实验表明,与最短路径算法相比,在合成流量和局部化流量模式下,该算法下的CHM结构饱和注入率最多可分别提升约51%和31%,因此该算法可有效提升网络整体吞吐性能。     

基于细胞膜优化算法的WSN分簇协议研究

针对无线传感器网络能量受约束的问题,为实现节点均衡能耗,平衡网络簇头分布,并最大限度地延长网络寿命,提出一种基于细胞膜优化算法的无线传感器网络能量均衡分簇协议。细胞膜优化算法具有良好的全局寻优和快速收敛能力,通过浓度与能量因素对节点进行划分,并结合距离因素完成全局均衡分簇,能够解决传感器网络中簇头分布不均匀、全局能耗不均衡等问题。实验结果表明,该协议具有对无线传感器网络进行快速全局均衡分簇的能力,且与LEACH算法和LEAH-C算法相比,在均衡节点能耗和延长网络生存周期等方面具有更好的性能。     

AD hoc网络中的机会分组调度算法

无线多跳Adhoc网络中节点在业务发送过程中需要竞争共享信道,容易发生局部拥塞导致网络性能下降,而且节点内部采用的先入先出（FIFO）队列容易使队头阻塞,影响队列中后续分组的发送。本文提出了一种机会分组调度算法CBOS,发送节点采用多播RTS的方式同时指向多个接收节点,可以支持可变长分组,提高了Adhoc网络的空间重用率,接收节点根据拥塞程度按照一定概率返回CTS,有利于节点网络的拥塞控制。仿真结果表明,该算法提高了网络端到端的饱和吞吐量和信道利用率,并提高了业务流之间的公平性。     

无线传感器网络分簇方法的优化

现有的分布式分簇算法都是针对节点分布均匀的传感器网络设计的,不适用于节点分布不均匀的传感器网络,簇负载均衡和降低能耗成了节点不均匀部署的传感器网络的一个重要挑战。针对节点分布不均匀网络提出了一种基于区域密度的分布式分簇算法（RDCA）,算法中节点测试其所在区域的节点密度,根据区域节点密度,调节其通信的覆盖范围,从而使成簇后簇负载达到平衡。仿真实验结果显示,在节点部署不均匀的传感器网络中,本算法与LEACH、HEED相比较,可以更好地实现簇的负载平衡,有效地提高成簇后网络的稳定周期。     

Analysis of a Randomized Congestion Control Scheme with DSDV Routing in ad Hoc Wireless Networks

Ad hoc wireless networks are expected to play an increasingly important role in future civilian and military settings where wireless access to a wired backbone is either ineffective or impossible. However, frequent topology changes caused by node mobility make routing in ad hoc wireless networks a challenging problem. In addition, limited capabilities of mobiles require a control on node congestion due to message forwarding.  In this paper, we present a randomized version, called R-DSDV, of the known destination-sequenced distance vector (DSDV) routing protocol for ad hoc networks and analyze its capabilities for distributed congestion control. The analysis is based on a novel approach that uses Markov chains for representing the distribution of routing information over the network. Our results indicate that a probabilistic congestion control scheme based on local tuning of protocol parameters is feasible and that such a mechanism can be effective in reducing the amount of traffic routed through a node which is temporarily congested. The traffic reduction is almost linear with respect to the decrease in the R-DSDV routing table advertisement rate of the congested node. On an average, the convergence time is relatively small as compared to the transmission rates of protocol messages.     

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.     

The role of congestion in probabilistic broadcasting for ubiquitous wireless multi-hop networks through mediation analysis

Broadcast schemes play an important role in the performance of mobile ad hoc networks, which are a clear example of ubiquitous wireless multi-hop networks where nodes collaborate in a distributed way. They are widely used as a dissemination mechanism and as a part of the discovery phase of routing protocols. The simple flooding algorithm is the usual mechanism employed in mobile ad hoc networks, but its inefficiency has been demonstrated in congested scenarios due to the high number of collisions and contentions. However, these problems can be partially alleviated by using a probabilistic broadcast approach in which every node forwards the incoming packets according to a certain forwarding probability. In this paper, we use a simple probabilistic broadcast protocol to evaluate the effects of congestion on the performance of broadcasting in ad hoc networks through a mediation analysis. We hypothesize that the congestion mediates in the relationship between the forwarding probability (independent variable) and the output metric (dependent variable). We consider several output metrics according to the application of the broadcasting protocol such as reachability, broadcasting delay, packet delivery fraction and end to end delay. The simulation results show the existence of the mediating effects and how such effects may be counterbalanced depending on the target use of the probabilistic broadcast scheme.     

双向路径重选的自组网负载均衡路由协议

基于跨层负载感知和双向路径重选的自纽网负载均衡路由协议（CLBLR）在路由发现阶段和路由维护阶段，将整个路径中各节点MAC层的总平均估计时延和路径总业务流负载结合起来，共同作为路由选择和路由调整的重要依据，通过双向路径重选方法实现最优路径选择和网络业务流的均衡分布和均衡传输．协议通过禁止中间节点对路由请求进行应答和阻止不必要的路由请求分组，经由重负载中间节点转发，以保证路由发现时能够利用最新负载信息，并避免了节点在重负载情况下成为新建路由的中间节点，使协议具有一定的拥塞控制功能，以间接的方式实现了请求接纳控制．上述措施使分组传输路由很好地避免了拥塞节点，减少了网络瓶颈对网络性能的影响．仿真表明，CLBLR在分组丢失率、平均端到端时延和路由附加开销等方面具有良好性能，其优良的分布式控制特征能适应自组网的动态环境．     

自组网中一种基于跨层负载感知的按需负载均衡路由

本文提出了一种新的基于跨层负载感知的自组网负载均衡路由协议（CLLOR）。CLLOR在路由发现阶段和路由维护阶段将整个路径中各节点MAC层的总平均估计时延和路径总业务流负载结合起来共同作为路由选择和路由调整的重要依据,以实现网络业务流的均衡分布和均衡传输。协议通过禁止中间节点对路由请求进行应答和阻止不必要的路由请求分组经由重负载的中间节点转发,以保证路由发现时能够利用最新的负载信息,并避免了节点在重负载情况下成为新建路由的中间节点,使得协议具有一定的拥塞控制功能,以间接的方式实现了请求接纳控制。通过上述措施,可以很好地避免网络中出现拥塞节点,减少了网络瓶颈对网络性能的影响。仿真表明,CLLOR在分组丢失率、平均端到端时延和路由附加开销等方面具有良好的性能,其优良的分布式控制特征能适应自组网的动态环境。     

层状 Ad Hoc 网络的信息传播路由算法研究

讨论了层状移动AdHoc网络的一个信息传播路由算法和基于半马尔可夫过程的节点移动跟踪模型,通过该路由算法可以有效地解决层状子网络间的通信和信息交换。通过路由算法得到的中继节点的移动跟踪模型和计算机仿真,分析了层状移动AdHoc网络的传播性能和路由开销,并得出:当 0≤ρ≤ 1时,层状AdHoc网络的传播性能显著地受到移动呼叫率ρ的影响,当ρ>1时,层状AdHoc网络的传播性能主要取决于移动网络的节点总数、节点移动速度和加速度的结论。     

基于分层结构的Ad Hoc多播路由算法

根据Ad Hoc移动网络采用多级分层结构管理体系的特点,提出了一种Ad Hoc移动网络的多播路由算法。通过对移动自组网进行簇划分,形成由簇节点、簇桥节点和簇内节点构成的分簇网络结构,并且在由簇节点和簇桥节点形成的虚拟骨干网基础上,通过回路检测和冗余剪枝算法处理,最终得到一个能满足多播要求的多播树。仿真实验说明,该多播路由算法具有稳定的数据包发送率,减少了路由建立时间。     

A cost matrix agent for shortest path routing in ad hoc networks

Wireless ad hoc networks do not rely on an existing infrastructure. They are organized as a network with nodes that act as hosts and routers to treat packets. With their frequent changes in topology, ad hoc networks do not rely on the same routing methods as for pre-established wired networks; they require routing methods for mobile wireless networks. To select a path from a source to a destination in dynamic ad hoc networks, an efficient and reliable routing method is very important. In this paper, we introduce a cost-matrix-based routing algorithm. An agent node creates topology information in the form of the adjacency-cost matrix which shows link costs of the network.Based on the adjacency-cost matrix, the minimum-cost matrix and the next-node matrices can be calculated. Based on the minimum-cost matrix and the next-node matrices, the minimum cost between source and destination nodes and between intermediate nodes on the minimum-cost paths can be calculated.The matrices are periodically distributed by the agent to the other nodes. Based on the minimum-cost matrix and the next-node matrices, each node decides the minimum-cost path to its destination. Because none of the nodes except the agent needs to gather network topology information, the control overhead of the proposed method is small compared with those of the general table-driven routing protocols.     

MANET中基于健壮声誉机制的组播路由算法

提出了一种基于阶跃度的健壮声誉机制。该机制成功消除了由于节点勾结引起的声誉值误判,提高了声誉机制的健壮性。且在进行声誉值计算时,综合了历史因素。并将该机制应用于组播路由中,提出了一种基于声誉机制的概率组播路由算法RBPMRP。实验证明,在网络自私节点增多的情况下,该算法能显著提高包的平均传输率。     

基于表驱动的最佳动态路由代理MANET路由算法

MANET(mobileadhocnetworks)是由无线移动节点动态地构成的一个临时网络,它不需要任何固定的网络基础设施或网络管理中心。由于无线传输的范围有限,因此,一个节点要和另一个节点交换信息可能通过多跳的方式跨越另一个网络。文章在基于路由表驱动的基础上,针对MANET提出了一个提高带宽利用率,适应网络拓扑结构动态变化的路由算法,并与DSDV,GSR做了对比。