一种优化链路状态预测的路由协议

针对无人机自组织网络中节点运动快速且拓扑变化频繁的特点,提出一种优化链路状态预测的路由协议——OLSFR。OLSFR通过对无人机节点运动链路状态进行预测,并定义计算MPR集合的约束性参数以达到路由选路优化和提高性能的目的。仿真实验证明,相比OLSR、DSDV等相关协议,OLSFR能有效改善无人机自组织网络的数据包传递成功率和端到端延时。     

基于OLSR协议的无人机自组网多径路由策略

针对现有文献在研究路由协议时选择的路由度量未能结合无人机自组织网络当时的性能水平进而造成路由决策不合理的问题,提出了一种具有负载感知和网络拓扑变动感知能力的多指标多径优化链路状态路由协议（optimized link state routing protocol based on multi-indicator and multi-path,MIMP-OLSR）。该协议首先考虑了无人机场景的节点移动特性和网络的生存时间,并定义了三个用于进行路由选择的指标,即节点的MAC层阻塞度、节点的邻居变化率和节点的多点中继选择节点（multi-point relay selector,MPR_S）邻居数目;其次,结合HELLO和TC两种控制消息提出了一种指标通告机制,用于将指标信息洪泛给全网节点;最后,根据指标信息提出了一种多径路由方案。仿真结果表明,与OLSR、SETT_MPOLSR和UAV-OLSR协议相比,所提协议MIMP-OLSR在成功率、端到端时延和吞吐量性能上均有明显提高,进而证明所提多径路由方案的合理性。     

基于节点速度和能量的MPR节点集选择

考虑到无人机群在协同完成任务时对时延的高要求,选用先验式路由协议OLSR(Optimized Link State Routing)协议。但无人机自组网中无人机节点高速移动和能量有限的特性,使得OLSR选举出来的MPR(Multi-Point Relay)节点可能会因此而丧失MPR资格,从而导致时延增加,网络开销增大。针对该问题,提出一种基于节点速度和能量的MPR集选择算法,运用HELLO分组在邻居探测的过程中感知节点能量和速度,之后在MPR选举前根据节点速度和能量对一跳邻居进行预处理,从而使速度快能量低的节点永不成为MPR节点。排除掉节点后,在节点意愿值相同的情况下再次对节点的速度和能量进行加权计算,选出最优MPR节点。仿真结果表明,基于节点速度和能量的MPR集选择算法在时延、吞吐量、节点能量消耗三个指标都具有良好的特性。     

基于ARIMA-ANN预测模型的能量感知路由算法

针对传统能量感知OLSR协议在减少传输功率消耗和均衡节点剩余能量之间不能兼顾的特点,提出了一种新型的基于剩余能量比例和传输功率消耗的OLSR路由协议OLSR_RC,它利用上述两方面的指标构造复合能量开销,并将其作为路由选择的度量值。在减小网络开销的同时,也防止了部分低电量节点的能量被快速耗尽,延长了网络的生存周期。此外,新路由还采用ARIMA-ANN组合能量预测模型对节点的剩余电量进行预测,降低了由于拓扑控制(TC)消息丢失对选择路由所造成的影响。这种新型路由协议在无线传感器网络领域有比较广阔的应用前景。     

基于蚁群优化的AdHoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议

本文提出了基于蚁群优化(ACO)算法的Ad Hoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议(ABEAR)。协议按需发送人工蚂蚁进行路由发现,综合节点残留的信息素浓度、下一跳节点剩余能量、节点周围链路质量和拥塞情况选择下一跳节点来转发数据包,尽量避开信道使用频率较高的路径,减少了因信道冲突、数据包丢失和数据包重传所造成的能量损失,还缩短了网络传输时延,提高了网络吞吐量。协议还采用跨层机制根据MAC层通信活动情况,在保证网络连通性的前提下使部分空闲节点转入睡眠状态来节省能量消耗。仿真表明,与AODV协议相比,ABEAR协议在网络生存时间、数据包交付率和端到端平均时延方面均有较大改善。     

一种面向目标跟踪应用的传感器网络路由协议

移动目标跟踪应用在能量效率、可靠性、实时性和可扩展性等方面对传感器网络路由协议提出了较高要求。提出了一种基于目标跟踪应用的路由协议GGSR(Geographical Greedy and Stateless Routing,GGSR)。GGSR协议由两部分算法组成:sink节点到移动目标区域的查询数据包路由协议和目标区域到sink节点的汇聚数据包路由协议。GGSR是一种完全分布式的按需路由协议,动态建立和路径维护。节点只需要维护自身状态信息,具有较好的可扩展性。协议采取基于地理信息的贪婪转发策略,通过减少通信跳数,缩短了数据包路由的时延。协议以节点能量和距离的综合函数作为转发代价,同时考虑节点不同状态下的能耗,对不活动的节点及时休眠,使得协议具有较高的能量效率。协议采取下游节点转发确认机制提高了协议的可靠性。仿真实验表明,算法能够满足目标跟踪应用对传感器网络路由协议的性能要求。     

无线传感器网络中一种基于行进启发的地理位置路由

为了节省传感器节点有限的能量,针对无线传感器网络"多对一"通信的特点,提出了一种新的、基于地理位置信息的路由协议--基于行进启发的地理位置路由,该协议不需要等到数据包遇到"空洞"时才采取措施,而是在数据包离空洞还有一定距离时就提前绕开它,从而少走了弯路,减少了能量消耗.模拟研究表明,采用该协议建立路由的过程快速、开销小,数据传送的路径长度短,可适用于大规模的无线传感器网络,     

一种基于复杂网络理论的移动自组网路由算法研究*

针对移动自组网中节点之间数据包发送成功率不高、路由开销大和包平均延时长等问题,提出了一种基于复杂网络理论的移动自组网路由算法。在该算法中,路由发现基于路由消息在邻域范围的相互借阅,若持续时间在网络平均路由发现时间范围内,则采取动态随机路由,考核跳级数是否满足复杂网络理论的条件来选择以最少跳级数或者最短路径为指标的最优路径建立路由,否则采取位置路由,采取方向最有益的最优路径建立路由。实验分析表明,即使节点稀疏时该路由算法仍具有很好的包发送成功率和包平均延时,其综合性能优于OLSR协议和AODV协议。     

基于差异能耗率的MANET节能路由协议

在移动自组织网络动态源路由(DSR)协议的基础上,设计一种基于差异能耗率的路由协议。在路由发现阶段,将节点能量门限值和差异能耗率引入到路由代价的计算中,按其拓扑结构和路径上各节点的能耗率选择合适的传输路径,使数据包在各个路径上均衡通过,从而延长整个网络的存活时间。仿真结果表明,与DSR和REECV协议相比,该协议在死亡节点数、网络生存时间、投递率方面的性能较好。     

MANET能量与其他网络性能平衡路由协议

提出了一种网络性能平衡估价函数,该函数考虑了节点通信过程中的通信信息,包括节点已成功传送的数据包数、掉包数、已发送的控制包数、路由发起次数、路由总跳数以及节点的剩余能量。基于该函数,设计了一种基于能量和其他网络性能参数平衡的路由协议——BEOP,该协议通过在网络中选择平衡估价函数值小于给定阈值的节点作为路由节点,从而得到一条网络性能较优的传输路径。仿真结果表明,该协议能够很好地平衡网络性能,与DSR、MBCR协议相比,BEOP协议在网络平均时延、平均吞吐量、控制开销、丢包率、包成功发送率及网络生存时间等性能上都有较好的改善。     

基于OLSR的QoS路由新方案

基于OLSR协议及扩展的最短路径算法,提出了综合折中跳数与带宽的一种路由计算新量度。组合MPR选择算法及路由计算新量度,设计了三种新的QoS路由方案。基于在NS-2环境中对新路由方案及OLSR原始协议进行的仿真,着重分析比较了它们的时延及分组递交率性能,探讨了带宽量度用于路由计算时对这两项性能产生的影响及主要原因,结果表明新量度能有效实现跳数少与带宽大之间的折中。     

无人机自组网按需寻路的可靠OLSR协议

无人机自组网应用场景中,针对OLSR(Optimized Link State Routing)协议在数据通信阶段,无人机快速移动可能引起通信链路中断,并且OLSR协议没有链路维护机制,导致发包成功率降低和时延增加.在节点入网阶段,无人机无法及时获取全网拓扑信息,导致通信失败.本文借鉴AODV(Ad Hoc On Demand Distance Vector)路由协议中按需寻路思想,提出一种按需寻路的可靠OLSR协议.该算法提出了两个优化思路:基于TC全网寻路机制和基于HELLO邻居寻路机制,通过增加路由获取途径,维护多跳链路的稳定性.通过仿真实验将该协议与现有协议进行比较,实验结果表明,该协议在不增加控制开销的前提下,提高网络的发包成功率,端到端时延和吞吐量.     

An efficient joint channel assignment and QoS routing protocol for IEEE 802.11 multi-radio multi-channel wireless mesh networks

With the emerging of video, voice over IP (VoIP) and other real-time multimedia services, more and more people pay attention to quality of service (QoS) issues in terms of the bandwidth, delay and jitter, etc. As one effective way of broadband wireless access, it has become imperative for wireless mesh networks (WMNs) to provide QoS guarantee. Existing works mostly modify QoS architecture dedicated for ad hoc or sensor networks, and focus on single radio and single channel case. Meanwhile, they study the QoS routing or MAC protocol from view of isolated layer. In this paper, we propose a novel cross-layer QoS-aware routing protocol on OLSR (CLQ-OLSR) to support real-time multimedia communication by efficiently exploiting multi-radio and multi-channel method. By constructing multi-layer virtual logical mapping over physical topology, we implement two sets of routing mechanisms, physical modified OLSR protocol (M-OLSR) and logical routing, to accommodate network traffic. The proposed CLQ-OLSR is based on a distributed bandwidth estimation scheme, implemented at each node for estimating the available bandwidth on each associated channel. By piggybacking the bandwidth information in HELLO and topology control (TC) messages, each node disseminates information of topology and available bandwidth to other nodes in the whole network in an efficient way. From topology and bandwidth information, the optimized path can be identified. Finally, we conduct extensive simulation to verify the performance of CLQ-OLSR in different scenarios on QualNet platform. The results demonstrate that our proposed CLQ-OLSR outperforms single radio OLSR, multi-radio OLSR and OLSR with differentiated services (DiffServ) in terms of network aggregate throughput, end-to-end packet delivery ratio, delay and delay jitter with reasonable message overheads and hardware costs. In particular, the network aggregate throughput for CLQ-OLSR can almost be improved by 300% compared with the single radio case.     

基于最近社交圈的社交时延容忍网络路由策略

无稳定拓扑使时延容忍网络(delay tolerant networks,DTN)路由协议主要通过增加冗余数据包副本提高路由性能.社交网络是DTN的一种典型应用场景,但由于其网络规模相对较大,当网络负载高时,通常的DTN路由不能有效控制数据包副本的数量,从而产生大量丢包导致性能下降.借鉴MANET网络中利用分簇结构控制网络冗余路由数据包的思想,通过分析社交网络中节点的移动模型,定义了在社交关系的约束下,聚合移动规律相近的节点构成最近社交圈的节点簇组成策略.提出了一种基于该分簇结构的分为簇外喷射、簇间转发和簇内传染3个阶段的社交时延网络路由协议.实验证明,这种基于最近社交圈分簇结构的路由能有效地控制冗余数据包副本的产生,并在高网络负载的情况下仍然能够达到较好的性能.     

基于最优Path的Ad Hoc网络地理路由算法

对基于地理信息的自组网路由中的凹节点问题做了分析,并提出了一种新的解决方案——PGA算法及其改进算法.算法采用了最优Path的思想,在Path构造、基于Path的最优寻路、路由恢复等多个方面都应用了最优Path的概念,较好地解决了凹节点的问题.通过证明,该算法具有无环性,从而实现了基于局部路由信息的无状态路由,展示了算法的可扩展性和易维护性.实验表明,即使在大型网络中,算法依然可以保持很高的报文投递率、较短的路径长度、可接受的路由表大小及可控的协议带宽开销,同时该路由算法在动态环境中具有较强的鲁棒性.     

改进的ZigBee树路由算法

ZigBee树路由被广泛应用于多种领域,其特点是源节点向目的节点发送数据包时不需要路由表从而减少系统开销。树路由必须沿着树型拓扑发送数据,数据发送的路径往往不是最优的,这就造成了一定的局限性。提出一种基于邻居表的树路由算法,节点发送数据时通过查询邻居节点信息来计算下一跳地址。实验结果表明,改进算法在一定程度上解决原有树路由算法不灵活的缺点,提高了路由效率。     

基于链路状态认知的无线Mesh网路由协议

在分析无线Mesh网路由协议所面临挑战的基础上,结合无线Mesh网络的性能要求,以优化链路状态路由(OLSR)协议为原型,采用跨层设计理论,提出了一种基于链路状态良好程度的路由协议LR-OLSR。该协议引入了认知无线网络中的环境感知推理思想,通过对节点负载、链路投递率和链路可用性等信息进行感知,并以此为依据对链路质量进行推理,获得网络中源节点和目的节点对之间各路径状态良好程度的评价,将其作为路由选择的依据,实现对路由的优化选择,提高网络的吞吐量,达到负载均衡。通过与OLSR及其典型改进协议P-OLSR、SC-OLSR的对比仿真结果表明,LR-OLSR能够提高网络中分组的递交率,降低平均端到端时延,在一定程度上达到负载均衡。     

基于虚拟信道多路径融合认知无线网络路由算法

针对认知无线网络中频谱的动态性、时变性、多样性以及节点移动性, 提出了一种基于虚拟信道的多路径融合认知无线网络路由算法. 在路由建立过程中, 为解决源节点与目的节点信道同步问题, 源节点在公共控制信道上广播添加虚拟信道的路由请求, 在当前所处信道为虚拟信道的节点中转发. 目的节点对多条路径通过信道切换进行融合, 以规避主用户的活动区域, 减少路径跳数, 提高链路的稳定性. 在路由维护阶段, 通过卡尔曼滤波对节点移动速度进行预测, 在链路断裂之前启动路由修复. 最后通过NS2中CRCN Simulator仿真结果表明, 该算法在链路通信的稳定性、分组投递率、吞吐量、端到端时延等方面有明显的改善, 提高了网络的整体性能.     

能量捕获无线传感器网络中速率自适应路由算法

能量捕获无线传感器网络是无源感知技术中非常重要的一类,它能够有效解决节点能量受限的问题,保持网络运行的持续性.现有的路由方法并未充分利用节点的能量捕获特性,也没有考虑到链路的成功收包率和节点的传输速率.为进一步提高网络的性能,提出了一种结合链路成功收包率的速率自适应路由算法.通过对节点的剩余能量和链路的成功收包率进行建模,给出了一个节点可作为路由中继节点所需要满足的两个条件;基于优化方程,为传输路径上的每一跳节点自适应配置时延最小化的传输速率;提出路由发现步骤来找出端到端传输时延最小的传输路径.实验结果表明,相比于固定传输速率的路由算法,所提算法所得到的传输路径具有较低的端到端传输时延和较高的吞吐率.