基于社区的机会网络路由算法研究综述

在机会网络中,随着大量具备短距离通信接口的移动设备(如带有Wi-Fi/蓝牙接口的智能手机、PDA和车载无线设备等)的出现,使得网络中的节点表现出的某些特性与人的社会行为特征很相似,于是研究人员提出了基于社区的机会网络的概念。文章首先介绍社区的概念、基本应用;然后着重对该网络研究所提出的主要路由算法进行分析和分类阐述;最后给出基于社区的机会网络路由算法的下一步研究方向。     

基于网络编码的机会网络高效路由算法

针对采用Epidemic机制的机会网络路由算法在数据分组传送阶段存在通信冗余的问题,提出了一种基于网络编码的高效路由算法--NCBER(network-coding-based epidemic routing）。NCBER在传送数据分组的过程中使用主动异或网络编码和多播,并取消了 Request（请求）控制分组,从而减少数据分组的转发次数和控制分组数量,降低网络开销,缩短分组传输时延。理论分析和仿真结果表明,NCBER 算法在网络开销和数据分组端到端时延性能方面优于经典的Epidemic路由算法及其改进算法MRRMR（message redundancy removal of multi-copy routing）,并且使数据传送成功率保持在100%。     

一种基于车载机会网络的高效路由算法研究

提出一种基于车载机会网络的EER(高效感染路由)算法,通过在Request控制分组中引入消息送达信息,并按照分组生成时间将待发送的数据分组进行排序,有效提高了算法性能。最后,通过OPNET仿真软件进行网络仿真,验证所提算法的有效性和可靠性。     

社区模型机会网络路由研究

当前,基于社区的机会网络研究在模型上还有待完善,在社区间的路由算法没有考虑消息的传输效率,只采用简单的分发等待路由算法,使得路由效率较低。为此,对社区模型进行了改进,加入节点回归因素,并在此模型下提出了新的路由算法NBR。在社区内采用混合路由算法,并加入了正反馈思想重新计算节点活跃度。在社区间采用查询路由表和判断节点回归相结合的方法,利用节点回归的特性提高转发效率。仿真结果表明,在改进后的社区模型下,NBR算法使得社区间和社区内的消息传输成功率得到了提升,有效的降低了网络资源的消耗。     

基于位置信息的机会网络高效路由算法

针对现有可用于机会网络的基于地理位置信息的路由算法周期性发布地理位置信息使控制开销偏大的问题,提出一种按需发布地理位置信息的高效路由算法,通过设计和使用一种根据需要发布地理位置信息的新机制,减少路由控制开销,同时使节点在路径断裂时携带数据分组,从而提高数据传送成功率。理论分析和仿真结果表明,文章所提算法与DREAM(Distance Routing Effect Algorithm Mobility)算法和它的改进算法BFDREAM(Boundary Forwarding DREAM)相比,在控制开销、数据传送成功率、分组端到端时延等方面的性能均有所提高。     

一种基于节点能量的机会网络概率路由算法

在机会网络中,节点之间可能不存在端到端的路径.为了节省网络中节点消耗的能量,在概率路由算法的基础上提出了一种基于节点能量的概率路由算法(Energy-based Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters and Transitivity,EBPROPHET).首先,计算两个节点相遇时节点的通信开销,然后相遇节点的剩余能量作为一个参量引入算法,选择节点剩余能量多的节点作为转发节点,最后,进行消息的转发.仿真表明,EB-PROPHET算法具有良好的路由性能,降低了整个网络的能量消耗,延长了网络的生存周期.     

机会网络中一种低缓存占用的Epidemic 路由算法

由于机会网络中节点的缓存空间有限,容易导致数据分组丢失和时延增加。针对部分数据分组已经到达目的节点,但是该类分组仍在网络中其它节点存储、传输问题,提出一种低缓存占用的Epidemic路由算法(RBER)。该算法通过SV运算进行节点缓存清理,从而避免这类冗余数据分组对缓存的占用。理论分析和仿真结果表明,该机制能够降低网络开销、数据分组的发送和缓存占用。     

机会网络中基于活跃度的主动拒绝路由算法

针对机会网络Epidemic路由算法投递率较低的问题,提出了基于活跃度的主动拒绝路由算法。该算法根据节点转发能力和投递能力估算节点活跃度,缓存不足时,节点基于活跃度拒绝或接收新消息。在ONE仿真平台上实现了该算法,仿真结果表明,此算法能有效地减少消息抛出现象,在传输延迟没有明显增加的情况下,改进后的算法能够提高投递率,降低投递开销。     

基于免疫信息SV捎带的机会网络低开销路由算法

提出一种新的低开销路由算法——LRPI（low-overhead routing with piggybacked immunity information）,它包含以下4种新机制：基于SV（summary vector）捎带的免疫信息存储和传送,免疫信息跨层快速产生,改进的SV交换,SV自适应压缩。通过采用这些新机制,LRPI算法不仅不需要专门的数据结构来存发免疫信息,而且能够更快速地实现同样的免疫功能。理论分析和仿真结果表明,LRPI算法在控制开销、节点缓存分组数和数据分组端到端时延等方面的性能均优于Epidemic路由算法和它的多个改进版本。     

机会网络中基于接触间隔时间改进的路由算法

目前已有不少文献对机会网络路由进行研究,但大多数路由协议很少考虑机会网络的接触间隔时间。文章考虑了节点之间的接触间隔时间和节点的社会性能,研究一种基于节点接触间隔时间(ICRP)的改进路由算法。ICRP路由算法根据接收节点的社会性能动态的分配消息副本数,并根据节点接触间隔时间转发给与目的节点接触更频繁的节点。仿真结果表明,ICRP路由算法在交付率、时延和开销上有较好的性能。     

一种基于零副本的高效机会路由算法

针对现有DFOR(零副本机会路由)算法存在网络吞吐量不足、网络开销较大等问题,提出一种EOR(高效机会路由)算法。通过对数据包发送批次进行改进,可以有效地提升发送速率。在传输过程中,缩减发送包的包头大小以保证数据包被充分利用,并对原算法中可能存在发送时延过长的情况进行分析。理论分析和仿真结果表明,与DFOR算法相比,EOR算法在网络开销、吞吐量等方面均有所改善。     

无线多跳网络中一种基于网络编码的机会路由

近年来机会路由和网络编码是两种利用无线信道广播特性提高网络性能的新兴技术。相比传统的静态路由决策,机会路由利用动态和机会路由选择减轻无线有损链路带来的影响。网络编码可以提高网络的资源利用率。但编码机会依赖于多个并发流所选路径的相对结构。为了创造更多的网络编码机会和提高网络吞吐量,本文提出了一种基于流间网络编码的机会路由(ORNC)算法。在ORNC中,每个分组转发的机会路径选择是基于网络编码感知的方式进行的。当没有编码机会时,采用背压策略选择下一跳转发路径以平衡网络负载。仿真结果表明本文提出的ORNC算法能够提高无线多跳网络的吞吐量。     

ad hoc网络中一种基于信任模型的机会路由算法

由于ad hoc网络具有缺乏足够的物理保护、拓扑结构动态变化、采用分布式协作、节点的带宽和计算能力有限等特点,导致传统的路由安全机制不再适合ad hoc网络路由协议的设计。最近当前研究热点之一的机会路由能够在链路不可靠的情况下充分利用无线广播和空间多样性的特性提高网络的吞吐量。因此,考虑在机会路由中引入信任相似性概念设计信任机会路由,建立了基于节点信任度和最小成本的信任机会转发模型,提出了最小成本的机会路由算法MCOR,并对算法进行了理论上的分析和证明。最后采用仿真实验对该算法进行验证,又与经典机会路由协议ExOR以及其他经典的信任路由协议TAODV和Watchdog-DSR进行性能对比。仿真结果表明,MCOR算法能够防范恶意节点的攻击,在吞吐量、端到端时延、期望转发次数(ETX)和成本开销等方面都比其他3种协议表现出性能上的优势。     

一种基于地理位置信息的机会网络路由

机会网络中节点无限制且盲目的消息泛洪策略不仅会产生巨大的网络开销,而且受限于节点的移动性,无法在短时间内实现消息副本的快速扩散与交付。因此,设计了一种基于地理位置信息的机会网络消息副本分配策略（Geographic Location Message Copy Allocation,GLMCA）。该策略令有限消息副本在网络中按最大扩散方向多次转发,使消息副本能够在短时间内在网络中扩散。利用仿真平台对GLMCA策略与传染病（Epidemic）策略、喷射等待（Spray and Wait,SAW）策略进行仿真对比。仿真结果表明,GLMCA策略在低节点密度场景下短时间内消息投递率提升60%以上,且具有优秀的平均时延和网络开销表现。     

基于相遇节点跨层感知的机会网络高效低时延路由算法

针对基于epidemic机制的机会网络路由算法未能及时感知相遇节点以及在数据分组交换过程中存在冗余的问题,提出了一种采用跨层感知相遇节点思路的机会网络高效低时延路由算法——ERCES（epidemic routing based on cross-layer encountered-node sensing）,通过在物理层、MAC层和网络层之间的跨层信息共享与协同,实现相遇节点及时感知,并且采用节点相遇后立即广播新数据分组、收到SV（summary vector）分组后优先发送目的节点为对方的数据分组、动态自适应发送HELLO分组、借助SV删除节点缓存中已到达目的节点的分组等新机制,减少控制和存储开销,降低分组时延。理论分析验证了ERCES算法的有效性,仿真结果表明：与经典的Epidemic Routing算法及其多个改进相比,ERCES算法的控制开销和存储开销分别减少8.2%和2.1%以上,数据分组平均端到端时延至少降低了11.3%。     

机会网络中基于有权社团结构图的路由协议研究

基于社团检测的机会网络路由算法大多采用无权重网络拓扑划分社团,仅将节点间的关系抽象为一条简单的无权重的边,忽略了节点关系的强弱程度。本文通过引入权重策略改进了QCA社团更新算法,提出了一种基于有权社团结构的路由算法,该算法解决了社团关系定量化单一的问题,更能真实反映出社团成员之间的关系。算法中,节点间的交互信息转化为权重,根据不同的网络环境选择不同的权重转化方案———归一化权重（normalized weight）和非归一化权重（non-normalized weight）。路由算法在检测到周围网络环境变化时自动切换权重计算方案以适应网络环境的变化。通过在仿真环境和真实数据集上测试和分析,该算法能够将网络中的节点划分出合理的社团结构,并在保证较高的传输成功率的情况下降低网络开销。     

一种新的基于部分网络编码的机会路由机制

网络编码能够提升无线网络传输性能,网络中的节点若采用传统的全网络编码,必须等待所有的数据包到达后才能进行解码,而这将造成网络的延迟。通过将部分网络编码和机会路由相结合,提出了一种新的路由协议(ORoPNC),该协议可以降低网络编码延迟,提高网络的稳定性。同时,设计了一种新的转发策略——ETXoEC。在这一策略下,转发节点的选取决定于当前链路状态和节点的剩余能量。仿真结果表明,网络的延迟降低了25%左右,能量消耗也得到了较好的平衡,整个网络的稳定性得到进一步提高。     

机会网络中一种混合的Epidemic路由算法

机会网络采用存储-携带-转发的路由模式,利用节点移动所形成的相遇机会实现节点间通信。由于网络中节点之间的接触时间周期较短以及节点能量和缓存空间有限,容易导致时延增加和数据分组丢失。为此,提出一种混合的Epidemic路由算法(H–EP算法),通过优先发送目的地址为对方节点的数据分组;同时,根据数据分组的生存时间进行有效的缓存管理;此外,为数据分组设置合理的跳数门限值,达到门限值时,转为直接投递。理论分析和仿真结果表明,所提算法能够在保证分组投递率的同时,有效缩短投递时延,增加缓存利用效率等。     

基于社会环境的一种优化Prophet延迟容忍网络路由算法

在移动智能终端普及的今天,延迟容忍网络作为数据的补充传输方案具有重要的意义。在社会环境中,节点移动规律具有明显周期性,Prophet路由算法在该类场景中效果较好。因此文章提出了一种基于加强传统概率的路由算法,其在工作日模型下对E Prophet算法进行了仿真实验。实验结果表明,所提出的E Prophet算法在该场景下优于传统的Prophet算法。     

机会网络中基于摆渡节点与簇节点相互协作的路由机制

机会网络是一种不需要在源节点和目的节点之间存在完整路径,利用节点移动带来的相遇机会实现网络通信的延迟容忍自组织网络,它以“存储-携带-处理-转发”的模式进行.为实现互不相交簇间的信息传输,本文设计了一种带阈值的簇移动模型CMMT,并提出了一种基于摆渡（Ferry）节点与簇节点协作的路由算法（CBSW）.该算法减少了冗余的通信和存储开销,以及在Spray阶段簇节点没有遇到目的节点或摆渡节点,进入Wait阶段携带消息的节点采用直接分发方式只向目的节点传输等问题.仿真实验表明,CBSW算法能够增加传输成功率,减少网络开销和传输延迟.