基于多网关的无线Mesh网络负载均衡调度算法

网关节点的效率决定了无线Mesh网络(WMN)的传输性能,如何有效地解决WMN网关负载均衡问题是非常重要的.在已有的WMN负载均衡算法基础上,提出一种新的基于多网关协作机制的WMN负载均衡调度算法.该算法以源节点到网关节点的跳数信息和网络负载信息相结合作为网关的选择和切换标准,通过多个网关的协作机制,结合高效的网关选取和调度算法实时地对网关业务进行分流;通过一种快速平滑的网关切换方式对其进行调度,从而有效地缓解拥塞网关节点的负载压力,提高WMN的Internet接入性能.性能分析结果表明:该算法可在多个网关间直接实现负载均衡,减少了网络拥塞,提高了网络性能.     

基于负载均衡的移动自组网接入技术研究

在移动自组网（MANET）与Internet互联的网络结构中,针对传统单网关接入的不足,提出一种基于多网关负载均衡的非对称接入技术。该技术由网关发现、网关注册和数据传输三个步骤实现。进行了NS2软件仿真实验,结果表明,该接入算法在网络重负荷的情况下能有效地均衡网络中MANET节点与网关节点的负载,有效延长网络寿命。     

一种基于Q学习的无线传感网络路由方法

针对传统路由算法不能很好解决无线传感器网络的能量消耗和负载均衡的问题,提出一种将路径跳数和能量消耗因素考虑在内的基于Q学习的能量负载均衡算法。通过多跳和残余能量来估计网络状态,从而找到复杂度最低的最优路由策略,得到的数据传输路径满足能量消耗最小与负载均衡两个条件,在降低网络能量消耗的同时也延长了网络的生存周期。实验结果表明了算法在节点存活个数、节点剩余能量分布和节点发送成功率方面均取得较好的效果,同时验证了算法可以降低能量消耗,延长网络的整体寿命。     

基于流量模式和网络拓扑的网关部署算法

多并发流所引起的网络负载不均衡是无线网状网(wireless Mesh network,WMN)面临的一个挑战,部署网关是一种能缓解竞争节点负载的可行方案.针对这一问题,提出基于流量模式和网络拓扑的启发式网关部署算法.该算法利用节点在多种流量模式下所承载流量的平均值来估算节点的网络负载,并基于节点的网络负载和位置来选择网关,再根据特定的计算,分配节点给已知网关所管理的簇.实验结果表明,在不同流量模式和网络资源配置下,该算法均能有效地提高网络吞吐量、降低端到端延迟、减少路径长度.     

干扰约束和负载均衡的无线Mesh网络网关部署策略

网关部署是无线Mesh网络规划面临的重要挑战之一.在Mesh路由器(MR)已完成部署的前提下,如何计算同时满足网络性能要求和用户流量需求的最小网关(GW)集合,已经被证明是一个NP-hard问题.文中提出了一种满足干扰约束和支持负载均衡的网关部署策略ICLB-GPS,在部署网关时消减链路干扰并实现网关负载均衡.ICLB-GPS策略综合网关选择、转发树构建和转发树间的节点迁移来完成负载均衡的网关部署,主要包含覆盖重叠和干扰消减的网关选择、基于树间节点迁移的网关负载均衡两个算法.仿真实验将ICLB-GPS算法与其它算法在网关数量、MR-GW路径长度、链路干扰程度及负载均衡指数方面进行比较,其结果表明该算法在不增加部署成本,不提高MR-GW路径长度的情况下,消减了链路干扰,实现了网关负载均衡.     

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。     

MANET与Internet互连环境中基于多指标的网关优选方案

针对MANET与Internet多网关互连时,网关负载不平衡、分组时延大等问题,提出基于移动节点到网关的跳数、网关负载和路径质量的多指标网关优选方案.以数据包队列长度表示网关负载,以网关公告间隔的变化和网关请求/应答时间表示路径质量.移动节点利用这三个指标,按照简单加性加权算法计算备选网关的效用函数,选择效用值最高的网关作为其接入网关.仿真试验结果表明,应用该方案实现了网关间的负载平衡,分组递交率高、平均分组延迟小,优于单纯以跳数和负载为指标的网关选择方案.     

基于蚁群算法的WSN多路径负载均衡路由

为使无线传感器网络节点能量消耗相对均衡,在定向扩散路由算法的基础上,结合蚁群算法,提出一种多路径负载均衡路由算法。该算法利用蚁群的自适应和动态寻优能力,在源节点和目的节点之间搜索建立多条传输路径,并将节点剩余能量引入启发因子,均衡节点能量消耗。同时,运用层次分析法,赋予每条路径一定的负载分配比例,使数据总能在链路性能较优的多路径中均衡传输,延长整个网络的生命期。仿真结果表明,与定向扩散路由算法相比,该算法能够均衡节点能耗,有效延长网络寿命。     

基于分簇的无线传感器网络编码算法

通过均衡网络能量消耗和延长网络生命周期,以提高无线传感器网络的能量利用率,提出了在无线传感器网络动态成簇算法中对簇头节点进行网络编码的路由算法.在簇的建立阶段,采用节点剩余能量和接收信号强度来完成分簇,解决了部分节点因能耗过度而过早失效的问题;在数据采集阶段,采用基于簇头进行随机线性网络编码的方法,有效降低了传输到网关节点数据包的数量,减少了网络能量的耗用.仿真实验结果表明,该算法与标准协议AODV相比,有效的均衡了节点能量消耗,提高了能量使用效率,改善了网络吞吐量和端到端延迟.     

无线Mesh网中QoS流量均衡策略研究

由于现有的无线Mesh网路由研究多寻求当前时刻的最优路径,缺少流量均衡机制,影响了网络资源的使用效益。针对这一问题,提出基于QoS的流量均衡策略。通过研究蚁群算法,重新定义启发信息和信息素更新规则,将节点和链路负载加入到路径选择的权衡因素中;同时,考虑到Mesh节点到骨干网的通信,提出针对网关节点的流量均衡机制。改进算法以业务QoS要求作为约束条件,使路径规划倾向于负载度低的链路和节点,为后续业务的路由选择提供良好的网络环境。实验结果表明,随着数据量的增多,该算法始终可以保证业务QoS,实现了严格的QoS约束,并且能有效提高链路利用率,在路由质量方面优于中心节点法和改进信息素法。     

基于6LoWPAN的嵌入式多网关系统设计与实现

6LoWPAN是一种在IEEE802.15.4标准基础上IP化实现无线传感器网络的技术。在现有单目的导向的有向无环图（DODAG）环路由协议标准下,存在围绕单边界路由器的网络拥塞和能耗问题。设计了一种嵌入式6LoWPAN多网关协议和系统,嵌入式网关节点具备双模通信功能,可实现无线传感网（WSN）和固定IPv6网络的物理连接,双模网关通过固网建立与6LoWPAN根边界路由器之间的IP隧道来实现上下行路由。通过对现有6LoWPAN协议标准的补充和优化,使双模节点具有网内和网际路由能力,从而实现多网关架构和多径路由功能。优化的多点互通拓扑位置和流量分担算法实现上下行链路的有效负载平衡,也减小了节点多跳路由能耗。通过对多网关平台进行实验测试,并与单网关系统对比测试,结果表明该方案不仅实现了6LoWPAN在以太网的多点接入,降低了网络内数据传输时延和丢包率,并且提升了网络整体吞吐量。     

多网关无线Mesh网络干扰与负载感知路由度量

提出一种应用于多网关无线Mesh网络中的路由度量。首先建立多网关网络模型,获取网络拓扑信息并依此为网络节点分配不同的权值;然后通过网络拓扑信息及无线链路的衰落特性,推导网络中链路信号与干扰噪声比SINR的分布特性,进而计算链路的中断概率和中断速率;最后获取Mesh路由器节点缓存包数量,并计算网关节点容量占比,针对客户端业务和Internet业务设计具有保序性的ILR(Interfere and Load aware Routing)路由度量,网络依据路由度量为客户端业务和Internet业务选路。ILR路由度量考虑了网络干扰因素和负载分布信息,能够有效降低网络干扰,达到网络负载均衡、提高网络吞吐量的目的。     

基于HEED的无线传感器网络负载均衡路由算法

针对无线传感器网络存在的“漏斗效应”以及“热点”问题, 在HEED的基础上通过改进簇间路由协议,提出一种负载均衡路由算法HEED-LEDP。该算法通过在簇头节点间构建负载均衡树,保证网络中数据流量均匀分布于各个通信路径,避免大量数据汇集到少数路径上造成的“热点”问题;同时该算法提出一种应用于单条通信路径的轮换转发策略,将一条路径上数据转发的负担分布到所有节点中,从根本上消除“漏斗效应”。实验结果证明HEED-LEDP路由算法能有效避免网络中局部节点过早死亡的情况,提高网络寿命和能量使用效率。     

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。     

传感网中延迟限定的非汇聚数据移动式收集

在大规模的无线传感器网络中收集数据,不仅需要考虑节点的能量消耗,而且还需要考虑数据收集延迟.如何有效地均衡节点的能量消耗,同时最小化数据收集延迟,是一个具有挑战性的问题.为了均衡节点的能量消耗,利用移动数据收集器收集数据.以此为基础,提出一种DC-Collection算法来解决数据收集延迟和能耗的问题.首先,在网络中构造最短路径树,网络非连通时,不同的网络子图可以构造多棵最短路径树,它们构成一个最短路径树集合;其次,在每一棵最短路径树上选取部分节点作为采集节点和逗留节点,使得以采集节点为根的限高树的高度不超过h,且在每个采集节点的通信区域内至少有一个逗留节点;再次,在每棵限高树内调整树的结构,让能量高的节点承担更多的子孙节点,最大化限高树的生命周期;最后,移动数据收集器从Sink出发,遍历逗留节点所在位置收集数据,最终回到起点,并将数据发送给Sink.通过理论分析和大量仿真实验,其结果表明:与现有的数据收集协议相比,DC-Collection不仅能够均衡各节点的能量消耗从而延长网络生命周期,而且能够缩短移动数据收集器收集数据行走的路径长度,从而缩短数据收集延迟.     

基于最短路径树的优化生存时间路由算法

为提高无线传感网的生存时间,提出基于最短路径树的优化生存时间路由算法(LORA_SPT).该算法引入节点分类概念,构造基于链路能耗因子、自身节点剩余能量因子、邻居节点剩余能量因子和类型权重因子等多个因子的权值函数.针对不同类型的节点采用不同的权重因子,最后利用dijkstra算法完成最短路径树,所有节点沿着最短路径树将...     

6LoWPAN多网关设计与实现

6LoWPAN是基于IEEE802.15.4标准的低功耗有损无线传感器网络承载IPv6协议的适配层技术。在6LoWPAN网络中,传感节点通过网关与Internet进行数据交互,导致靠近网关的节点与其他节点相比,能耗和负载严重不均衡。当前的6LoWPAN传感器网络协议不支持多网关路由功能。提出了一种基于rank值最小的多网关选择算法,在不增加额外信令的条件下,对现有6LoWPAN协议增加了多网关的支持,设计完成了6LoWPAN多网关系统方案,并在实际平台下实现。结果分析表明,该设计方案能够获得预期功能和性能,实现6LoWPAN节点能够自由选择网关,与Internet无缝互联互接。     

WSN中一种负载均衡的动态非均匀分簇方案

无线传感器网络(WSN)是由资源受限的传感器节点构成,节点能耗对网络的性能有着重要影响,对网络进行分簇可以有效地控制节点整体能耗。针对网络实际运行时节点状态和事件位置动态变化等特点,提出了一种负载均衡的动态非均匀分簇方案。方案主体思路是:首先网络利用O-LEACH算法自组织地进行非均匀分簇,接着动态地从簇头中选举出一定数量的决策节点用于网络的数据汇聚,并根据事件发生位置和节点状态变换而动态更改决策节点角色。仿真结果表明,与CAPNet方案相比,该方案均衡了网络能耗,提高了传输效率,延长了网络生命周期。