基于虚拟引力约束的光纤传感器网络节点空洞智能修复算法研究

针对传统光纤传感器网络节点空洞修复算法存在感知半径较低、距离阈值较短等问题,提出了基于虚拟引力约束的光纤传感器网络节点空洞修复算法.引入IVFA-B(Intensity-based Virtual Force AlgorithmWith Boundary Forces,IVFA-B)算法中的虚拟引力模型,分析异构网格中实现最大覆盖时两种异构节点感知半径的关系以及节点之间的最佳距离.将最佳距离和虚拟引力算法中的最佳距离阈值相结合,提供对异构网络的适应度,同时将节点移动概率引入节点移动距离公式中,实现光纤传感器网络节点空洞修复.仿真结果表明,所提出算法可以有效解决现有算法中存在的问题,在保证较为理想的覆盖效果基础上,延长感知半径和增大距离阈值.以此验证了所提算法具有较优应用性能.     

无线传感器网络覆盖控制算法研究

无线传感器网络(Wireless sensor network, WSN)覆盖控制通常采用基于二元感知模型的几何计算方法休眠冗余节点, 其算法在实际应用中受到局限, 不够精确. 针对此问题, 本文采用概率感知模型, 提出新的覆盖控制算法, 将提高能量利用效率作为重要指标, 采用节点轮换周期工作机制, 每个周期逐个唤醒部分节点, 组成满足网络覆盖要求的覆盖集, 实现降低能耗、均衡节点能量的目的. 概率感知模型描述网络的覆盖能力更精确, 算法不受感知模型的限制, 原理简单, 易实现, 仿真结果验证了本算法的有效性.     

基于节点轮换的无线传感器网络节能策略研究

针对节点冗余造成无线传感器网络(WSN)瓶颈节点能量消耗过快的问题,提出了一种基于节点轮换休眠的能量优化方法.首先建立了WSN能量优化的多目标数学模型,利用多目标规划问题的标量化处理将问题转化为单目标优化问题.然后提出节点轮换休眠策略算法.实验表明,本算法对WSN优化后的能量节约率在20%以上,且瓶颈节点能量消耗更加均匀.因此它能有效提高无线传感器网络的性能,是一种应用性较强的WSN能量优化算法.     

无线传感器网络中一种节点负载均衡的分簇算法

无线传感器网络节点的能量有限,而分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题。在网络路由分簇的基础上,提出了一种节点负载均衡的分簇算法。该算法对经典的分簇协议LEACH的簇头选择机制进行了改进,应用量子粒子群对簇头选取进行优化。为解决算法后期易陷入局部极小的问题,采用了基于群体适应值方差的早熟判断机制,结合模拟退火算法进行局部优化。仿真结果表明:该算法使网络节点负载更均衡,有效提高了无线传感器网络的性能。     

一种改进的无线传感器分簇路由算法研究

研究优化传感器工作寿命问题,网络簇间能耗不均衡和簇头选择不合理,导致能量过早消耗,网络寿命短的缺陷.传统分簇算法采用均交分簇和固定阈值簇头轮换选举方式不能解决上述问题.为了延长网络生命周期,提高能量利用效率,提出了一种改进的无线传感器路由分簇算法,采用非均匀分簇策略使簇簇间能量消耗平衡,并利用基于剩余能量的阈值簇头轮换选择机制.在NS2平台中对算法进行仿真,对节点存活率和网络总能耗两个方面进行比较与分析,仿真结果表明,改进的算法很好地使网络的能耗达到了均衡,节约了簇头节点的能量,从而延长网络的寿命.     

一种服务于流量特性的信道访问方法及公平性研究

无线通信网络中,业务流在数学上呈现出一种统计上的自相似性.本文结合该流量特性,针对如何改善高负荷、高业务流量突发环境下网络性能的问题,给出一种基于节点突发流量的信道访问退避策略:通过动态监测和计算当前节点突发流量的大小来调整信道接入,从而减少碰撞次数,提高信道利用率;为解决算法公平性的问题,同时引入了节点流权值w(i).通过流量特性适应机制及节点流加权机制,使得网络在提高性能的同时能尽量减小算法不公平现象所造成的影响.理论分析及仿真结果均表明:在网络业务量突发性强、信道竞争激烈的情况下,该策略能有效缩短信道接入时延,排队长度等各项网络性能指标.     

一种直接评价节点诚信度的分布式信任机制

基于信誉的信任机制能够有效解决P2P网络中病毒泛滥和欺诈行为等问题.现有信任机制大多采用单个信誉值描述节点的诚信度,不能防止恶意节点用诚信买行为掩盖恶意卖行为;而且从信誉值上无法区分初始节点和恶意节点.提出一种新的分布式信任机制,基于交易历史,通过迭代求解,为每个节点计算全局买信誉值和卖信誉值,根据信誉值便能判断节点的善恶.仿真实验对比和性能分析表明,与EigenTrust算法相比,该算法能够迅速降低恶意节点的全局信誉值,抑制合谋攻击,降低恶意交易概率.     

基于节点紧密度中继转发的移动延迟容忍传感网传输算法

为解决移动延迟容忍传感网存在的时延突出、超宽带传输性能不佳等问题,提出了一种基于节点紧密度中继转发的移动延迟容忍传感网传输算法。引入邻域节点数量作为指标,以评估节点相遇概率,将节点相遇过程优化为邻域节点覆盖问题,以提升网络对节点相遇过程的感知能力。采用邻域节点重复覆盖数量作为判定依据,以评估节点运动性能,设计了基于紧密度的节点相遇感知机制,对节点运动活跃程度进行感知,增强节点对相遇过程的感知能力,有效提高下一跳目标节点的链接质量。基于马尔科夫评估机制,采用连接状态转移矩阵来评估节点链接概率,优选链接性能较高的节点作为下一跳节点,以优化源节点与目的节点间链路,增强链路对高带宽传输环境的适应能力。仿真结果表明,与基于分簇机制的传感网节能传输算法和基于低时延机制的传感网传输编码算法相比,所提算法具有更低的平均端对端时延和链路累计中断次数,以及更高的全网传输带宽。     

基于簇首节点的可信传感器网络路由

提出了一种基于簇首节点的可信传感器网络路由协议TRPBCH,对解决条件受到较大限制的无线传感器网络路由感染十分有效.TRPBCH协议包含簇首信任可用机制和簇首轮换选举机制;簇内可信路由机制、信任机制和问题节点搜索与隔离机制.TRPBCH协议有3个核心模块:可信路由模块TRM、问题节点归避模块TNAM和簇首管理模块CMM.通过实验设计实现了TRPBCH协议的3个核心模块,仿真实验表明:TRPBCH协议能有效地隔离问题节点,解决路由感染问题,提高有效发包率.     

无线传感器网络最小覆盖能量优化算法

在无线传感器网络中,位于基站周围的节点由于负责所有探测数据的转发任务而能量消耗水平较高。为了均衡基站周围节点的能量消耗,提出一种合理有效的节点轮换休眠机制。使得网络中大量冗余节点处于休眠状态,从而减少基站周围重要节点的负载。基于这种想法提出了冗余节点判定定理,基于Voronoi图寻找最大可休眠节点集,设计了最小连通覆盖算法（FBSW）寻找网络中可休眠的冗余节点,有效地延长网络的生命周期。仿真结果证明,该算法的运行复杂度优于贪婪算法,由于冗余节点轮换休眠,整个网络的能量节约了20.01%以上。     

基于均匀分簇的正三角模型节点轮换路由算法

针对节点随机分布的无线传感器网络能耗问题,提出一种在均匀分簇后采用正三角模型对簇内节点进行调度的低能耗路由算法。该算法首先计算网络内节点总能耗最小时的分簇数目,再由Sink节点选择相应数目的剩余能量最大、地理位置最优的节点为簇首,完成均匀分簇。簇内节点采用正三角模型和节点覆盖概率进行工作节点的选择。仿真结果表明,该路由算法可以均衡节点能耗,延长网络工作轮数,降低网络延迟,并体现出了更优的网络鲁棒性。     

物联网中传感节点数据异常检测方法研究

研究物联网中节点数据异常的检测问题,提高检测的准确率。针对当物联网中的传感节点采集到的外界数据内容随机性较大,在数据存储形式、格式等特征上存在较大差异时,造成各个节点数据之间很难取得一致。传统方法检测无法准确根据差异信息建议统一待检测特征,造成检测的准确度不高的问题。为了解决这一问题,提出一种基于特征模糊聚类概率搜索的节点数据异常检测算法,通过计算节点数据与异常数据之间的特征模糊聚类概率,运用模糊概率因素判定非法节点数据。实验证明,改进方法能快速、完整地将检测节点异常数据,取得了理想的效果。     

无线传感器网络最小覆盖集的贪婪近似算法

网络生命期是限制无线传感器网络发展的一个瓶颈.在保证网络监控性能的前提下,仅调度部分节点工作而让其余节点处于低功耗的休眠状态,可以有效节省能耗,延长网络生命期.节点调度的目标是寻找一个能够覆盖监控区域的最小节点集合,这是一个NP难问题,目前,其近似算法的性能较低.提出了一种基于贪婪法的最小覆盖集近似算法,在构造覆盖集的过程中,优先选择扩展面积最大的有效节点加入覆盖集.理论分析表明,该算法能够构造出较好的覆盖集,时间复杂度为O(n),其中,n为初始节点总数.实验数据表明,该算法的性能要优于现有算法,得到的覆盖集的平均大小比现有算法减小了14.2%左右,且执行时间要短于现有算法.当初始节点分布较密时,该算法得到的平均覆盖度小于1.75,近似比小于1.45.     

用基于多目标决策的遗传算法解网络拓扑结构设计问题

多点网络拓扑结构设计问题是NP-完全问题。该文提出了一个基于多目标决策的遗传算法(MCGA)来解决多点网络拓扑结构问题。和其它多目标遗传算法不同的是:首先,对网络节点进行预划分,使得Pareto优的节点归于候选分枝节点集合;其次,修改了Prüfer编码,使得编码中的码元代表候选分枝节点,以利于对分枝节点的搜索;最后,构造了分枝变异算子与非分枝变异算子作为主要的进化算子。该算法以概率1收敛于全局最优解集。数值实验表明该算法优于其它多目标遗传算法。     

RGA-D：一种无线传感器网络覆盖优化方法

研究了无线传感器网络覆盖优化问题,针对传感器节点随机部署、分布不均,传统覆盖优化算法一般只考虑网络部署后单次优化的问题,提出基于节点冗余和覆盖集冗余的计算方法,用网络的局部特征表征全局特征,改进了网络覆盖模型。并在此基础上提出RGA-D算法,利用遗传算法计算覆盖集,同时考虑节点和覆盖集冗余度,对网络整个生存期进行全局优化。仿真实验表明,RGA-D算法能在活跃节点数和网络覆盖率之间达到平衡,解决了网络生存期后期容易出现覆盖盲区的问题。     

基于社区划分的节点重要性评估方法

对于PageRank方法结果过于集中,未考虑复杂网络社区结构特性的问题,提出了一种改进的,基于复杂网络社区划分的节点重要性排序方法CD-PR。根据标签传播算法（LPA）对复杂网络进行社区划分的结果,将社区的内外连接关系转化为社区选择的概率表示;按照社区选择概率,分别从各个社区提取一定比例的候选关键节点;将这些候选节点重新排序,得到关键节点排序结果。以4个真实复杂网络作为实验数据,与现有算法进行对比,进行SIR传播性能实验。实验结果表明,CD-PR算法筛选出的节点在整体传播性能上具有更好的效果,CD-PR算法可以有效地对复杂网络的节点进行重要性排序。     

WSN中考虑节点磨损的分布式自稳定网络寿命优化算法

针对无法预估的节点故障影响无线传感器网络寿命的问题,本文提出了一种考虑节点磨损的分布式自稳定优化算法。首先,利用韦伯函数拟合网络生命周期的分布,定期唤醒睡眠节点进行故障检测;然后,采用分布式调度,无需知道传感节点的位置信息,使用多个节点同时工作,从而提高效率;最后,通过较低的网络通信代价,及时使用空闲节点替代故障节点,保持网络的连通性。理论分析和仿真实验验证了本文算法的有效性及可靠性,仿真结果表明,当传感器节点的可靠性随着使用时间与磨损下降时,本文算法可以更好地延长无线传感器网络寿命,相比分布式多目标概率覆盖协议,本文算法在寿命延长、覆盖率、节点唤醒次数等方面均取得更好的性能。     

基于反克隆机制的WSN区域密钥分发

针对无线传感网安全管理领域中存在的密钥生成困难、节点抗俘性能较差等不足,提出了一种基于反克隆机制的WSN区域密钥分发算法。首先,基于区域成型存在的簇头-簇节点的分层特性,采用反克隆机制进行节点层次认证,引入正交机制进行节点密钥分发,降低因簇头-簇成员节点信息交互不畅而导致的安全抖动风险。随后,采取密文非对称传输方式进行密钥冲激响应,通过逆向分发进一步降低密钥被破解的概率,减少安全确认过程中存在的信令频繁收发现象。仿真结果表明：与当前常用的WSN安全领域常用的基于多项式和矩阵的无线传感器网络密钥管理安全方案算法(Polynomial and Matrix Based Key Management Security Scheme in Wireless Sensor Networks, P-MB算法)和基于块LU分解的无线传感器网络密钥预分配算法(Key Pre-distribution Approach Using Block LU Decomposition in Wireless Sensor Network, PD-BLU算法)相比,本算法可显著降低节点被俘获的概率,减少网络信令传...     

Ant-based survivable routing in dynamic WDM networks with shared backup paths

In this paper, we consider the problem of survivable routing in dynamic WDM networks with single link failure model. Our work mainly concerns in how to dynamically determine a protection cycle (i.e., two link-disjoint paths between a node pair) to establish a dependable lightpath with backup paths sharing. This problem is identified as NP-complete, thus a heuristic for finding near optimal solution with reasonable computation time is usually preferred. Inspired from the principle of ant colony optimization, we propose in this paper an ant-based mobile agents algorithm for this problem with improved blocking performance. To enable the new ant-based algorithm, we propose to use on each network node both a routing table that contains a set of feasible protection cycles between source destination nodes and also a pheromone table for mobile agents. By keeping a suitable number of mobile agents in a network to continually and proactively update the routing tables based on the current network congestion state, the routing solution of a connection request can be obtained with a reasonable computation time. Extensive simulation results upon the ns-2 network simulator and two typical network topologies show that our new algorithm can achieve a significantly lower blocking probability than the promising algorithm for dynamic lightpath protection proposed in [11] with a comparable computation complexity.