基于分布式电磁探测系统的无线网络动态聚类路由算法设计

针对地探领域的应用特点,借鉴无线传感器网络组网机制,设计了基于动态聚类的分布式电磁探测系统路由算法.给出了网路节点的数学模型,定义了网路中的评价函数,与传统算法的网络生命周期进行了对比,实验证明动态聚类路由算法能够有效地延长网络生命周期.     

基于Max-Min模型的无线体域网路由协议

针对无线体域网(WBAN)节点能量的有限性,基于多径路由机制和Max-Min模型提出了一种能效路由协议。该路由协议在路由过程中使剩余能量最小的节点的剩余能量尽可能大,从而均衡了网络中节点的能耗,延长了网络生存时间。通过MATLAB对该路由协议进行仿真,并与基于Min模型的路由协议进行对比,结果表明,基于Max-Min模型的路由协议相对于基于Min模型的路由协议能够更好地均衡节点的能耗,并延长网络生存时间。     

一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法

针对现有无线传感器网络分簇路由算法的网络生命周期短、能量消耗不均衡等问题,结合节点的能量采集技术,提出了一种带有能量自补给节点的异构传感器网络分簇路由算法。考虑到实际环境中节点能量补给不稳定,根据节点的剩余能量和当前能量自补给状态,设计了能量均衡的簇头选举机制和簇间多跳机制。仿真结果表明,在延长网络生命周期和均衡全网能量消耗方面,该算法优于采用相同能量补给规律的传统分簇路由算法(LEACH算法和SEP算法)和其他基于能量自补给的分簇路由算法(PHC算法和EBCS算法)。     

针对无标度网络的紧凑路由方法

衡量一种路由算法优劣的两个重要指标是路由表的大小和路径的长度,但这两个方面通常是互相矛盾的.紧凑路由(compact routing)研究旨在设计路由算法在这两个指标上获得优化的平衡(tradeoff).目前,已有许多学者针对任意拓扑的网络提出了普适(universal)的紧凑路由方法(compact routing scheme).但是,真实的网络都具有特定的拓扑,普适的紧凑路由方法并没有利用真实网络呈现的特定拓扑特征,因而在这类网络上未必能取得最优的性能.最近的研究发现,许多真实网络都具有无标度特征和强聚集特征,利用这两类拓扑特征,提出了一种针对这类网络的紧凑路由方法.该路由方法将网络看成是由一个骨干树和一些捷径组成,在任意源节点和目的节点之间路由,使用路径的长度不超过它们的最短路径长度加上一个整数b.路由表大小限制在O(clog2n)比特,其中,b和c是由网络结构决定的参数.实验结果表明,在无标度网络上,b和c可以同时取较小的值.与以往的紧凑路由方法相比,该方法在平均性能上表现更好.     

针对无标度网络的紧凑路由方法

衡量一种路由算法优劣的两个重要指标是路由表的大小和路径的长度,但这两个方面通常是互相矛盾的.紧凑路由(compact routing)研究旨在设计路由算法在这两个指标上获得优化的平衡(tradeoff).目前,已有许多学者针对任意拓扑的网络提出了普适(universal)的紧凑路由方法(compact routing scheme).但是,真实的网络都具有特定的拓扑,普适的紧凑路由方法并没有利用真实网络呈现的特定拓扑特征,因而在这类网络上未必能取得最优的性能.最近的研究发现,许多真实网络都具有无标度特征和强聚集特征,利用这两类拓扑特征,提出了一种针对这类网络的紧凑路由方法.该路由方法将网络看成是由一个骨干树和一些捷径组成,在任意源节点和目的节点之间路由,使用路径的长度不超过它们的最短路径长度加上一个整数b.路由表大小限制在O(clog2n)比特,其中,b和c是由网络结构决定的参数.实验结果表明,在无标度网络上,b和c可以同时取较小的值.与以往的紧凑路由方法相比,该方法在平均性能上表现更好.     

一种基于LEAC日协议的分簇路由算法

低能自适应聚类路由协议(LEACH协议)是为无线传感器网络设计的一种低功耗自适应分层路由协议,具有延长网络生命时间的作用.为了均衡无线传感器网络节点的能耗,延长整个网络的生命周期,通过对LEACH协议的研究,对簇首的选取和簇首与Sink的通信机制进行优化,提出了一种改进的LEACH协议的分簇路由算法.通过Madab仿真实验证明,改进后的LEACH算法在网络生命周期和网络能量消耗等方面比LEACH算法有较大的提高.     

一种改进的LEACH模型及其仿真分析

为了最大限度地延长无线传感器网络生命周期,对无线传感器网络传统路由算法低功耗自适应聚类LEACH进行改进,改进后的算法命名为LEACH-EC.在广播阶段选取簇头节点时引入高概率选取机制,根据节点的剩余能量和节点的集中度选取簇头节点,选取的簇头节点兼顾了节点剩余能量和节点分布状况.实验结果表明,LEACH-EC算法选取的簇头节点性能较优,能有效地减少簇内节点传输能量消耗.因此,LEACH-EC算法能够均衡无线传感器网络能耗负载,延长无线传感器网络生命周期     

Ad hoc网络中一种最小功耗路由算法

Ad hoc网络中,节点能量及其消耗率影响网络的稳定性和整个网络的生命周期。提出了一个最小功耗的高效路由算法MPDR,综合考虑了移动节点能量及其传输能量消耗率,以提高整个网络的生命周期,保证提供可靠QoS服务。仿真结果表明提出的算法与已有的能量路由算法相比,具有最长网络生命周期。     

能量异构无线传感器网络分簇路由改进算法

路由算法作为无线传感器网络的核心技术,对延长网络生命周期,提高网络效率起到了至关重要的作用.针对分布式能量有效成簇算法未考虑节点位置和对节点保护、利用不充分的问题,提出了一种改进的能量异构分簇路由算法.该算法引入边缘度的概念,使距离基站近的节点优先担任簇头,减少了网络能量消耗;设立了双能量阈值,提高节点能量利用,延长节点生命周期;综合考虑节点、簇头、基站三者的位置分布,提出了更合理的入簇机制.仿真结果显示,在小面积检测(10 m× 10 m到100 m×100 m)与大面积检测(100 m×100 m到500 m×500 m)环境下改进算法与原算法相比,网络生命周期分别提高了18.7%到36.2%,24.4%到66.5%.     

基于AGNES聚类的能耗均衡WSNs优化路由算法

无线传感器网络的生命周期与节点的能耗直接相关。为解决能量消耗分布不均,影响网络寿命的问题,提出一种基于AGNES聚类的能耗均衡WSNs优化路由算法(EBRAA)。通过AGNES聚类算法获得网络均匀分簇,根据簇内节点的剩余能量和节点与基站距离及两者权重因子,完成分布式簇头选举,采用改进后的Dijkstra算法产生簇头间最短路径的多跳路由。仿真结果表明,与LEACH和KBECRA算法相比,EBRAA算法的簇分布更加合理,能耗更加均衡,延长了网络生命周期。     

A theory of deadlock-free adaptive multicast routing in wormholenetworks

A theory for the design of deadlock-free adaptive routing algorithms for wormhole networks, proposed by the author (1991, 1993), supplies sufficient conditions for an adaptive routing algorithm to be deadlock-free, even when there are cyclic dependencies between channels. Also, two design methodologies were proposed. Multicast communication refers to the delivery of the same message from one source node to an arbitrary number of destination nodes. A tree-like routing scheme is not suitable for hardware-supported multicast in wormhole networks because it produces many headers for each message, drastically increasing the probability of a message being blocked. A path-based multicast routing model was proposed by Lin and Ni (1991) for multicomputers with 2D-mesh and hypercube topologies. In this model, messages are not replicated at intermediate nodes. This paper develops the theoretical background for the design of deadlock-free adaptive multicast routing algorithms. This theory is valid for wormhole networks using the path-based routing model. It is also valid when messages with a single destination and multiple destinations are mixed together. The new channel dependencies produced by messages with several destinations are studied. Also, two theorems are proposed, developing conditions to verify that an adaptive multicast routing algorithm is deadlock-free, even when there are cyclic dependencies between channels. As an example, the multicast routing algorithms of Lin and Ni are extended, so that they can take advantage of the alternative paths offered by the network     

无线传感器网络的地理路由算法综述

在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术至关重要.地理路由算法由于其扩展性方面的优势逐渐成为无线传感器网络中的一个研究热点,近年来提出了很多地理路由算法.根据对现有算法的分析,把地理路由算法、分为三类:基于平面化的地理路由算法、基于特征节点的地理路由算法和基于拓扑特性的地理路由算法.同时,针对具体的算法进行了探讨,分析了各个算法的优劣和性能、特点等.最后总结了该领域当前研究现状,并指出未来的研究策略与发展趋势.     

Adaptive and deadlock-free routing for irregular faulty patterns inmesh multicomputer

Message routing achieves the internode communication in parallel computers. A reliable routing is supposed to be deadlock-free and fault-tolerant. While many routing algorithms are able to tolerate a large number of faults enclosed by rectangular faulty blocks, there is no existing algorithm that is capable of handling irregular faulty patterns for wormhole networks. In this paper, a two-staged adaptive and deadlock-free routing algorithm called “Routing for Irregular Faulty Patterns” (RIFP) is proposed. It can tolerate irregular faulty patterns by transmitting messages from sources or to destinations within faulty blocks via multiple “intermediate nodes.” A method employed by RIFP is first introduced to generate intermediate nodes using the local failure information. By its aid, two communicating nodes can always exchange their data or intermediate results if there is at least one path between them. RIFP needs two virtual channels per physical link in meshes     

Ad Hoc网络中一种基于防策略支付模型的安全激励合作算法

Ad Hoc网络中节点之间的正常通信都是通过节点相互合作来进行中继转发.但是,Ad Hoc网络由于受到自身能量、可用带宽和计算能力的限制,节点往往表现出自私性,因此激励节点合作转发的积极性成为当前AdHoc网络的研究热点.该文基于算法机制设计中的思想,对Ad Hoc-VCG模型进行具体分析,指出其存在的问题,提出了一种防策略和防共谋攻击的支付模型,设计了一种包含路由建立和数据包转发过程的安全激励合作算法ICTP.最后,通过仿真实验来验证该算法的有效性,并与Ad Hoc-VCG、COMMIT和LMOCP算法进行了性能对比.仿真结果表明:ICTP算法较其它3种算法在性能上有了显著的改善.     

Bandwidth Management for Supporting Differentiated Service Aware Traffic Engineering

This paper presents a bandwidth management framework for the support of differentiated-service-aware traffic engineering (DS-TE) in multiprotocol label switching (MPLS) networks. Our bandwidth management framework contains both bandwidth allocation and preemption mechanisms in which the link bandwidth is managed in two dimensions: class type (CT) and preemption priority. We put forward a Max-Min bandwidth constraint model in which we propose a novel "use it or lend it" strategy. The new model is able to guarantee a minimum bandwidth for each CT without causing resource fragmentation. Furthermore, we design three new bandwidth preemption algorithms for three bandwidth constraint models, respectively. An extensive simulation study is carried out to evaluate the effectiveness of the bandwidth constraint models and preemption algorithms. When compared with the existing constraint models and preemption rules, the proposed Max-Min constraint model and preemption algorithms improve not only bandwidth efficiency, but also robustness and fairness. They achieve significant performance improvement for the well-behaving traffic classes in terms of bandwidth utilization and bandwidth blocking and preemption probability. We also provide guidelines for selecting different DS-TE bandwidth management mechanisms.     

Routing in wormhole-switched clustered networks with applicationsto fault tolerance

This paper presents a novel technique for routing in wormhole-switched multiprocessor interconnection networks with clustered configuration. The network model used here consists of a set of clusters interfaced through a common central network. We assume that the central network and the clusters use independent algorithms to route messages between their internal nodes. A technique for deriving a global routing algorithm based on the local algorithms is presented, which allows the transfer of messages between any pair of nodes in the network. This proposed method is shown to be deadlock-free with two virtual channels. The clustered network model and the proposed routing technique can be used to enhance the fault tolerance capability of existing routing algorithms. In particular, we describe fault-tolerant routing methods for meshes, which can tolerate any arbitrary fault distribution without disabling connected healthy nodes     

基于服务质量的多媒体通信初始路由建立算法的研究

基于服务质量的路由选择机制是从根本上提供分布式多媒体应用所需的服务质量保证的重要手段之一。该文提出了两种基于服务质量的多媒体通信初始路由建立算法。一种算法支持在两个通信方之间建立基于服务质量的初始路由,既可以作为点对点多媒体通信的基于服务质量的路由选择／初始路由建立算法,也可以作为初始成员为两个的多媒体动态组通信的基于服务质量的初始路由建立算法,另一种算法支持在多个通信方之间建立基于服务质量的初始路由,既可以作为多媒体静态组通信的基于服务质量的路由选择／初始路由建立算法,也可以作为初始成员为多个的多媒体动态组通信的基于服务质量的初始路由建立算法,文中还探讨了这两种算法的正确性。     

基于关键网络状态的域内路由可用性研究

业界通常采用路由保护方案来提高域内路由可用性.然而已有的路由保护方案存在下面两个方面的问题:a)没有考虑网络中链路的失效概率,同等对待网络中所有的链路,事实上在互联网中,不同链路的失效概率是不同的,因此应该在路由保护方案中考虑链路的失效概率;b)将保护链路的数量作为设计目标,事实上方面某些链路出错的概率非常低,保护这些链路反而会增加开销,而另一方面某些链路出错的概率非常高,需要重点保护这些链路.因此应该将路由可用性作为路由保护方案的设计目标.针对上述两个问题,提出了一种基于关键网络状态的域内路由保护方案(RPBCNS),该算法首先通过链路失效概率计算出所有的关键网络状态,然后在每种关键网络状态下计算节点对之间相应的路径,保证节点对之间路径的多样性,从而使得尽可能多的节点对满足路由可用性需求.仿真实验将RPBCNS算法与主流算法ECMP、DC、path splicing分别在三个真实网络中进行对比,在网络可用性和节点对可用性满足率上RPBCNS的性能明显优于其他三种算法.仿真结果表明,RP-BCNS不仅具有较高的网络可用性,并且能够使得尽可能多的节点对满足路由可用性目标,更符合实时应用的实际需求.     

基于SoRCA结构的WSN拓扑与路由优化

针对无线传感器网络SoRCA结构中存在的能耗高、负载不均衡和鲁棒性问题,提出了改进的SoRCA拓扑控制算法和路由算法。改进的拓扑控制算法根据SoRCA拓扑的结构化特点,计算出相邻传感器节点数据传输距离,然后依据传输距离调整传感器节点发射功率。改进的路由算法根据包中跳数的特征,给出数据传输时路由选择,并给出数据传输失败时新路由的选择。性能分析表明改进后的SoRCA结构较好地节省了节点的能量损耗,改善了WSN负载均衡性和鲁棒性,提高了WSN的生命周期。