低功耗有损网络RPL目标函数研究综述

低功耗有损网络(Low-power and Lossy Network, LLN)的RPL(无线传感网络)路由协议因其适用资源受限的网络而受到关注。为了研究如何通过优化目标函数(ObjectiveFunction,OF)提高资源利用率,回顾和梳理近几年相关文献中提出的设计方案,从路由度量的角度归纳了两类优化思路,并论述了不同方案的优势与不足之处。研究结果显示,尽管多数针对路由指标的优化可以改善网络质量,均衡能耗,但存在性能指标检测不全、受到环境约束、可拓展性低等问题。针对以上问题,总结了三个无线传感网络路由优化方面值得被关注的要点,期望能为该领域的研究人员提供优化思路。     

低功耗有损网络安全路由协议研究综述

随着物联网不断飞速发展,低功耗有损网络（LLN）的研究与应用成为一种发展趋势。首先,介绍了6LoWPAN与低功耗有损网络路由协议（RPL）的基本原理和结构;其次,总结了LLN中RPL所面对的主要安全威胁以及应对方法,根据协议所采用的不同策略进行归纳、分类和比较;然后,对国内外已有安全RPL研究情况进行了介绍和分析,同时对现有安全威胁和解决方案进行了总结;最后,提出了在大规模、移动性、自组织、低功耗的RPL中需要进一步研究的安全问题和发展趋势。     

能量均衡的低功耗有损网络路由协议

针对目前低功耗有损网络路由协议（RPL）中存在节点能耗不均衡、网络生存时间短以及网络后期父节点状态信息更新不及时的问题,提出一种带有电量估算策略的能量均衡RPL（EB-RPL）。首先,构造了一种复合期望传输次数和节点剩余能量的路由度量,通过机制设计使节点在不同时期能自适应地调整网络拓扑;然后,设计了一种基于能量消耗速率的父节点电量估算策略,在不增加额外控制包开销的同时,子节点可以计算父节点电量,作出正确的路由决策;最后,通过实验对比分析了EB-RPL的性能。仿真结果显示,与RPL相比,EB-RPL显著降低了同级节点间功率标准差,并且在不同发包频率和网络规模中,分别平均延长了29.4%和39.4%的平均网络生存时间。EB-RPL能够有效实现能量均衡、显著延长网络生存时间。     

基于置信区域设置的低功耗有损网络路由

现有多数低功耗有损网络路由(RPL)协议没有考虑真实环境中移动节点的定位误差。为此,提出基于移动节点置信区域的低功耗有损路由协议,记为KPRPL。KPRPL协议考虑了静态和移动两类节点,并正视真实环境下的定位误差。在静态节点间路由,KPRPL协议考虑传统的期望传输次数(ETX)为路由度量;而针对有移动节点参与的路由,采用新的RPL度量。每个移动节点依据信道条件产生置信区域,利用Kalman滤波修正移动节点位置。再依据经Kalman滤波后的修正位置和方差,移动节点重新构建置信区域,并形成候选锚节点集。最终,移动节点利用端到端ETX估计值,选择最优的路径。仿真结果表明,与传统的RPL协议相比,KPRPL协议提高了在恶劣环境下的可靠性和鲁棒性。     

基于模糊层次分析法的RPL路由优化协议

针对现有低功耗有损网络路由协议在拓扑构建及路由选择时没有综合全面考虑各方面的路由度量（Routing Metric）,或在考虑两个或三个路由度量时各个路由度量的权重分配多是基于专家经验,主观性太强的问题,本文提出一种新的基于模糊层次分析法的RPL（Routing Protocol for Low-power and Lossy Networks, RPL）路由协议—RPL-FAHP（RPL based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process, RPL-FAHP）。RPL-FAHP在选择偏好父节点（下一跳节点）时综合考虑各方面的路由度量,构建新的复合路由度量和目标函数,并采用模糊层次分析法确定复合路由度量中各个路由度量的权重系数,从而选出最优偏好父节点传输数据。理论分析和仿真结果表明：与现有的相关典型算法相比,RPL-FAHP在平均分组丢失率、平均端到端时延及网络寿命等方面具有整体上更优的性能。     

基于改进灰色关联算法的目标威胁评估

针对防空作战中目标威胁评估问题,提出一种基于改进灰色关联算法(IGCA)的威胁评估方法。针对已往目标威胁评估中仅评估当前时刻的不足,采取对时间序列赋予权重的方法,构造多时刻目标威胁模型。运用层次分析与熵权法共同计算实时综合权重,使目标威胁因素的权值既体现专家经验,又反映数据的客观有序性;采用集对分析理论,将权值折算到同一层次,使其更加合理。最后,运用基于理想解的改进灰色关联算法,得出最终目标威胁排序。仿真分析表明,评估方法可以克服采取单一算法得出目标威胁相同的情况,融合多个时刻目标信息的评估方法更加准确、可靠。     

改进的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络(WSNs)节点部署的分散性以及节点本身的资源有限性要求WSNs路由算法必须满足低成本、低功耗的设计原则。对包括Cluster-Tree,AODV,LEACH和RPL在内的多种WSNs路由算法进行了对比分析,并以节点间的传输距离和节点剩余能量为度量单位,采用能量均衡策略对RPL算法进行了改进。在Cooja仿真环境下,构建不同节点数的网络,进行了仿真测试,验证了提出的路由算法能够延长网络的生命周期。     

基于簇父集协作通信的低功耗有损网络路由算法优化

针对当前低功耗有损网络（LLN）中基于簇父集协作通信的路由算法（CRPL）没有考虑节点剩余能量,存在不能有效地均衡节点能耗和最大化延长网络寿命的问题,提出一种高效的基于簇父集协作通信的低功耗有损网络路由（RPL）算法（HE-CRPL）。所提算法采取了三个优化思路：一是同时考虑节点间无线链路质量和节点剩余能量进行簇父节点的选择;二是在簇父节点优先级判定和最优簇父集的选择过程中把节点间的无线链路质量和簇父节点的期望寿命（ELT）相结合;三是在网络拓扑初始化的过程中通过利用目的地通告对象（DAO）消息携带簇父节点优先级列表告知最优簇父集中簇父节点的优先级顺序。仿真结果表明,与CRPL算法相比,HE-CRPL算法在延长网络生存时间、提高数据包投递成功率和减少数据包重传次数等方面的性能得到了提升,其中网络生存时间提高了18.7%,数据包重传次数降低了15.9%。     

基于无线传感器网络路由协议的评估指标研究*

针对无线传感器网络自身特点,提出一套无线传感器网络路由协议评估指标体系.该指标体系考虑网络的限制,针对其性能、设计和应用,对不同需求可得到合适的路由协议选取方案.通过对现有路由协议的分析,说明该评估指标是较为合理有效的.     

一种用于MANET的混合度量路由协议

对无线Ad-Hoc网络(MANET)路由协议作了简要介绍和比较,在动态路由协议(DSR)的基础上,提出基于路径稳定性和最短性的混合度量路由协议(MDSR)。该协议由移动节点的位置、速度和移动方向等信息来预测相邻节点有效通信时间,然后结合路径跳数,运用混合度量模型选择最佳路由。仿真结果,一方面证明了MDSR比DSR有较低的控制包开销和较高的包投递率,另一方面也说明了混合度量是路径选择的最佳度量。     

基于综合判据的无线Mesh网路由协议

为用户提供高质量、高性能的通信链路是无线Mesh网路由协议所面临的重要挑战,而当前从Ad Hoc网络沿袭下来的路由协议并不能够满足无线Mesh网的性能要求.文中以OLSR协议为原型,结合跨层优化理论,为基础设施架构的无线Mesh网提出了一种新颖的、基于综合判据的路由协议.该协议通过跨层操作机制综合考虑无线链接的长度及通信效率对链接性能的影响,从而达到优化路由选择的效果.仿真结果表明,所提出的路由协议能够有效地提高网络中分组的递交率,降低端到端的延时,并且能够在一定程度上达到负载均衡的路由效果.     

基于LEACH协议的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络是由能量有限的传感器节点组成,设计高效节能的路由策略是其组网的重要问题;针对LEACH协议中簇头分布不均造成网络时延,以及簇头与基站在远距离传输过程中能量损耗严重等问题,提出一种改进的LEACH路由算法;改进的算法运用新的阈值公式,在不减少簇头数量的前提下,以竞争方式选举出均匀分布的簇头,簇头从成员列表中选出子簇头与其链接成树,以多跳方式进行数据传输,实现网络分簇的整体平衡;NS-3仿真结果表明,改进的算法与传统LEACH算法相比,具有更优的能量均衡性,并显著提高了网络寿命及降低了网络延迟。     

基于遗传算法的Ad hoc路由协议优化

目前存在大量的Ad hoc网络路由协议,但是很少有研究对这些协议的最优性能进行过分析.通过对Ad hoc网络路由协议的分析,结合遗传算法的基本原理,对路由协议参数的全局优化配置提出一种启发式求解算法.该算法采用可变长编码,结合遗传算法的选择、交叉和变异操作,对路由协议的性能进行全局优化.在NS2平台上的仿真试验结果表明,优化后的路由协议性能比未优化之前提高30%.     

基于VP的ATM网中多项服务质量路由算法

ＡＴＭ网传统的路由方案所考虑的仅是可连接性,对于基于ＶＰ的ＡＴＭ网,提出了一种以代价和时延多服务品质,基于Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的路由算法,算法简单易行,计算复杂度低。     

基于EWMA的无线传感器网络路由度量性研究

选择有效的路由量度方法对于提高无线传感器网络的路由性能而言至关重要.本文首先通过实验研究,发现了无线传感器网络的通信链路存在着高丢失率、非对称性等特点,并分析了LQI、RSSI与收包率关系;由此提出了基于EWMA的LETX路由度量算法.最后,将此度量算法应用于AODV协议中,仿真结果表明本文提出的LETX路由量度方法是一种保证可靠性的前提下节省网络能量的量度方法,能够为无线传感器网络高效路由协议的设计提供有价值的参考.     

基于蚁群算法的WSN分簇路由协议

针对无线传感器网络的能耗问题,提出了一种基于蚁群算法的路由协议,在簇首选择时考虑到节点的剩余能量,确定节点的实际通信半径,成簇时采用预测机制,簇间采用蚁群算法构建多跳路由。在OMNET＋＋环境下进行实验表明：该协议可有效延缓节点死亡时间,延长网络生存周期。     

改进的基于蚁群算法的非均匀分簇路由协议

针对无线传感器网络中传感器节点随机分布造成能耗不均和“热区”等问题,提出了一种改进的基于蚁群算法的非均匀分簇路由协议。该协议也采用“轮”方式运行,每轮簇首选举开始阶段,根据节点剩余能量、节点密度,结合节点到Sink节点的距离来构造不均匀的竞选半径,每个节点根据竞选半径范围内邻居节点计算剩余能量比及距离偏差平均值,从而计算出其簇首竞争等待时间,采用时间等候簇首竞选机制来选举出簇首,平衡簇内的通信能耗;数据传输阶段,考虑剩余能量、通信能耗、链路质量、传输时延等因素,采用改进的蚁群算法构造最优传输路径,数据传输的同时更新信息素,从而达到自适应、动态优化地建立和维护传输路径。仿真结果表明,该路由协议能有效节约能量和均衡能耗,延长网络生命周期,改善链路质量,减少传输时延。