计弱连接条件下网络数据多信道传输节点路径调控方法

针对传统方法在计弱连接条件下调控网络数据传输路径时,无法均匀调整传输节点路径上的信息量,导致数据传输能耗较大且数据传输效率低,提出一种计弱连接条件下网络数据多信道传输节点路径调控方法。构建网络数据多信道传输节点模型,确定最佳的数据传输节点路径队列,使传输节点路径上的信息量均匀传输。利用信道分配的路径调控方法进行数据传输节点路径优化,有效降低数据传输能耗,提高了数据多信道节点传输效率,完成对计弱连接条件下网络数据多信道传输节点路径的调控。实验结果表明,该方法有效提高了数据多信道节点传输的效率,可有效解决传统方法存在的弊端,对该领域发展有着重要意义。     

一种基于资源传输路径拓扑有效性的链路预测方法

链路预测旨在利用网络中已有的拓扑结构或其他信息，预测未连边节点间存在连接的可能性。资源分配指标具有较低复杂度的同时取得了较好的预测效果，但在资源传输过程的描述中缺少对路径有效性的刻画。资源传输过程是网络演化连边产生的重要内在动力，通过分析节点间资源传输路径周围拓扑的有效性，该文提出一种基于资源传输路径有效性的链路预测方法。该方法首先分析了节点间潜在的资源传输路径对资源传输量的影响，提出资源传输路径有效性的量化方法。然后，基于资源传输路径的有效性，通过对双向资源传输量进行刻画，提出了节点间传输路径的有效性指标。在12个实际网络数据集上的实验测试表明，相比其他基于相似性的链路预测方法，该方法在AUC和Precision衡量标准下能够取得更好的效果。     

基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法

为了改善无线传感网(WSN)的数据传输汇聚能力,提出了基于稀疏密集阵传输机制的WSN数据传输汇聚算法。引入核生成函数,设计了一种新的传输矩阵,将簇头节点与sink节点之间连通程度及负载程度进行量化,以提升簇头节点传输效果的评估能力;采用特征向量按列排序并结合卷积算法降低簇头节点传输值,以有效减少簇头节点负载;采用树分解模式搜寻可用哈密尔顿回路,构建了基于路径分解优化机制的汇聚稳定方法;通过使用哈密尔顿寻址来优化叶子节点与根节点之间的数据链路,以增强簇头节点覆盖能力与提高数据传输过程的稳定性能。仿真实验表明,与当前常用的基于阈值筛选模糊分簇的WSN数据稳定汇聚算法和面向医疗应用的无线传感器网络多径数据传输方法相比,所提算法具有更为集中的传输报文集中度,以及更高的传输链路抖动控制能力和网络汇聚带宽。     

基于关联知识图的电力通信网络攻击行为辨识

为了有效抵御电力通信网络攻击,在对通信数据定量与定性分析的基础上,提出基于关联知识图的电力通信网络攻击行为辨识方法。根据电力通信数据日志抽取节点,分析通信数据参量的直接与间接传输关系,实现电力通信网络的关联知识图搭建。以关联知识图为基础,从通信性能量化处理的角度入手,分别计算隐蔽攻击强度与持续辨识能力的具体数值,实现电力通信网络攻击行为辨识。实例分析结果显示,在关联知识图的作用下,电力通信网络能够抵御高强度的数据攻击,与原有攻击树模型算法相比,更符合实际应用需求,综合性能更优越。     

多路径下网络数据安全传输方法研究

针对使用基于图分解和异或运算方法受到恶意节点影响而导致数据安全传输效率低的问题,提出了多路径下网络数据安全传输方法研究。构造基于跟踪-反馈安全路径,剔除恶意节点,根据相交关系树构造规则,分析基于传输范围叠交相交性,设计最少叠交多路径。依据该路径,设计秘密共享机制多路数据安全传输方案,保证多路径下网络数据传输的安全性能。     

基于路径优先度的VoIP中继选择算法

在覆盖网络中为VoIP业务计算端到端路径时,需要保证该路径的时延小于150 ms;由于覆盖网络中反三角现象普遍存在,因此,为了保证VoIP业务时延要求,应用中继技术计算从源节点通过中继节点到目的节点的路径,取代端到端路径,成为覆盖网络提供VoIP业务的关键技术。基于已有中继技术存在的部署难、未考虑路径差异及结果不是最优等问题,提出基于路径优先度的VoIP中继选择算法,该算法首先提出路径优先度的概念,描述时延和默认IP路径的差异性,再基于路径优先度构建中继路由表,在中继路由表中挑选最优中继节点;提出基于路径优先度的两跳中继选择算法进一步减少转发时延。仿真证明所提算法能够减少VoIP业务的传输时延,提升VoIP业务的用户体验。     

无线传感器网络中基于最优转发集的协作式编码传输协议

针对当前大多数据传输协议没有充分利用无线信道的广播特性这一问题,本文提出了基于网络编码的机会路由协议NCOR（Network Coding based Opportunistic Routing protocol）.首先,通过分析网络端到端传输代价,本文提出了最优转发集构造机制以最小化传输代价.此后,NCOR在转发集内执行节点协作式编码传输以保证传输可靠性.最后,理论分析了NCOR的传输可靠性结论.仿真实验表明NCOR可适用于不同的链路环境,且在保证可靠传输的同时,大幅降低了网络能耗.     

基于最优簇头数和三段路由的改进型LEACH算法

LEACH协议可延长无线传感器网络的使用寿命,提高信息传输量.但是研究发现基站距离网络区域愈远,LEACH协议的效果愈差,网络价值愈小.故本文提出了一种基于最优簇头数和三段路由的改进型LEACH算法,以克服基站位置对网络寿命和信息传输量的影响.该算法依据不同WSN的传感器节点数目,预先计算出理论上最优的簇头数目,残余能量最高的簇头将被选举为唯一的高层簇头,形成节点—簇头—高层簇头—基站的三段数据路由.实验结果表明,与LEACH协议相比,当传输距离小于距离阈值时,该算法有效提升了节点能耗的均衡性,推迟首节点死亡时间,从而提高信息传输量;当距离超过阈值后,网络寿命和信息传输量显著提高,算法优势更为明显.     

基于冗余筛选管控评估机制的移动传感网超宽带稳定传输算法

为了优化WSN网络的数据传输特性,设计了基于冗余筛选管控评估的移动WSN超宽带稳定传输算法。基于冗余传输调度机制对区域予以初次分割,通过能量评估方式快速达到区域聚类稳定生存效果,结合构建区域节点能量阈值的方法提高聚类冗余效率,以降低超宽带条件下的节点受限概率。采用区域边界控制方式,通过优化骨干节点剩余能量的方式增强骨干节点工作效率,降低因骨干节点而导致的区域传输抖动,确保中继传输节点性能最佳,以降低链路抖动现象。通过骨干节点能力对传输节点予以甄选,从而提升网络链路传输能力,进一步降低抖动现象对传输性能带来的不利影响。仿真实验表明,所提算法具有更低的网络链路累计抖动频次及更好的网络传输带宽。     

基于代数连通度优化的空间信息网络分布式拓扑控制方法

针对空间信息网络中节点高速运动导致的网络拓扑结构难以长期稳定的问题,本文提出了基于代数连通度优化的网络动态拓扑控制方法,通过少量链路调整来维持网络拓扑的稳定性.为减小空间信息网络节点持续相对运动对网络拓扑结构稳定性造成的不利影响,针对网络初始化和网络重构场景,采用图论中的拉普拉斯矩阵特征值优化思想,构建了星上资源约束条件下的加权代数连通度最大化模型.为降低计算复杂度来实现网络拓扑的捷变控制,提出了基于连通矩阵弱摄动的动态网络拓扑控制策略.研究结果表明,提出的算法能够通过内点法,可高效地得到次优解,且次优解与全局最优解十分接近.     

基于主成分分析的网络节点重要性指标贡献评价

为研究不同网络节点重要性指标对网络中重要节点的影响程度,进而优选出较能体现网络重要节点性质的指标.本文基于主成分分析（Principal Component Analysis,简记PCA）,选取七个节点重要性指标对网络重要性节点贡献率进行计算分析,同时选取了七种不同的网络进行实验,得到指标贡献率大小顺序,利用肯德尔系数对重要指标与其余指标进行相关性分析,得到不同指标之间的相关系数及相关系数大小的影响因素.本文为研究网络重要节点选择指标提供了一种思路,同时为研究不同节点间的相互关系提供了研究方法.     

基于互信息的通信网络节点重要性度量方法

信息化条件下的复杂网络对节点的蓄意攻击非常脆弱,因此准确发掘出网络中的核心节点并进行重点保护对提高网络抗毁性至关重要.在分析特殊条件下通信网络特征属性的基础上,借鉴通信系统中关于“信息量”的定义方法,提出了改进的适用于有向加权网络的节点重要性评估方法.在小规模混合加权网络中对该方法和已有方法进行了对比分析,验证了本文方法的有效性和优势性.构建了一种基于BBV(Barrat-Barthelemy-Vespignani)的混合加权网络演化模型,并对生成的大规模通信网络进行了节点重要性评估仿真,实验结果表明:与现有评估方法相比,本文方法能够更加简单、有效地评估网络节点的重要性.     

一种基于神经网络的通信网节点重要性评价方法

准确地评估通信网中节点的重要性,对于通信网的设计、维护管理以及提高整个通信网的可靠性都有重要作用。现有的一些评估方法通常只是考虑单一的影响因素,其评估结果不准确。提出一种基于自组织神经网络的通信网节点重要性评估模型,将通信网中节点的度、节点的网络凝聚度、节点对通信网生成树的影响程度和节点对通信网可靠性的影响程度作为节点重要性的评价指标,对通信网中的节点进行重要性等级的划分。实验结果表明该模型能够全面地评估节点的重要性。     

无线网络中节点重要性的研究

提出了一种判断无线网络中节点重要性的新方法——节点插入法,并给出了归一化表达式,认为最重要的节点是在 其相关链路上插入一个新节点后,使图的生成树增加最多.该方法可以判断全网范围内节点的重要性,并比较任意两个节点 的相对重要性,理论分析和仿真结果表明,该方法对新加入节点的位置评估要优于其它算法.     

延迟容忍移动传感器网络中基于最优距离的可靠节能传输策略

在延迟容忍移动传感器网络（Delay Tolerant Mobile Senor Networks，DTMSN）的数据传输过程中容易出现数据丢失及节点因能量耗尽而导致网络生存时间减少的问题.针对上述问题本文提出了基于最优距离的可靠节能传输策略，该传输策略利用距离与能量的关系解决了DTMSN中的三个重要问题：可靠性、能源效率、网络生存时间.首先，在链路质量保证下，引入了"可靠节能距离"和"可靠能量平衡距离"两个概念.此外，通过分析节点间距离、节点运动方向及节点当前剩余能量来确定节点的综合效用值，最后根据综合效用值的大小来路由消息.实验结果表明，该策略显著提高了消息的投递率及可靠性保证下传感器节点的能量利用率，延长了网络的生存时间.     

多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制算法

针对非均匀分布的无线传感网的生存时间问题,提出多簇无线传感网的优化生存时间近邻功率控制(NPCAOL_MC)算法。该算法采用K-means算法确定网络的簇个数和对应每个簇的节点,利用近邻算法评估每个簇的节点密度,确定簇的最优通信距离。结合Friss自由空间模型计算当前簇的最优发送功率。Sink节点广播通知其他节点,如果是同一簇内的节点相互通信,则采用簇最优功率发送数据,否则采用默认最大发送功率发送数据。仿真结果表明,利用NPCAOL_MC算法可以分析整个网络节点的位置信息,采用簇最优发送功率发送数据,从而提高生存时间,并使能耗经济有效。在密度分布不均的无线传感网中,NPCAOL_MC比采用固定发送功率的Ratio_w算法更优。     

基于马氏链的数据链网络抗毁性评价方法

针对数据链网络抗摧毁问题,提出了基于网络拓扑图的马氏链模型。指出若网络中存在经过奇数次跳转能够回到自己的节点时,此网络图的马氏链是遍历的,且其极限概率为该节点的度比上所有节点度之和。然后根据上述模型,提出把其他节点以最短路径到达该节点概率之和作为节点重要性评判指标。在此基础上,把待评价网络与全联通网络的进行结构差异比较作为抗毁性的评价方法。实例验证了模型与算法的有效性。     

Achieving energy‐neutral data transmission by adjusting transmission power for energy‐harvesting wireless sensor networks

Recently, benefiting from rapid development of energy harvesting technologies, the research trend of wireless sensor networks has shifted from the battery‐powered network to the one that can harvest energy from ambient environments. In such networks, a proper use of harvested energy poses plenty of challenges caused by numerous influence factors and complex application environments. Although numerous works have been based on the energy status of sensor nodes, no work refers to the issue of minimizing the overall data transmission cost by adjusting transmission power of nodes in energy‐harvesting wireless sensor networks. In this paper, we consider the optimization problem of deriving the energy‐neutral minimum cost paths between the source nodes and the sink node. By introducing the concept of energy‐neutral operation, we first propose a polynomial‐time optimal algorithm for finding the optimal path from a single source to the sink by adjusting the transmission powers. Based on the work earlier, another polynomial‐time algorithm is further proposed for finding the approximated optimal paths from multiple sources to the sink node. Also, we analyze the network capacity and present a near‐optimal algorithm based on the Ford–Fulkerson algorithm for approaching the maximum flow in the given network. We have validated our algorithms by various numerical results in terms of path capacity, least energy of nodes, energy ratio, and path cost. Simulation results show that the proposed algorithms achieve significant performance enhancements over existing schemes. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Multi-factor and Distributed Clustering Routing Protocol in Wireless Sensor Networks

One of important issues in wireless sensor networks is how to effectively use the limited node energy to prolong the lifetime of the networks. Clustering is a promising approach in wireless sensor networks, which can increase the network lifetime and scalability. However, in existing clustering algorithms, too heavy burden of cluster heads may lead to rapid death of the sensor nodes. The location of function nodes and the number of the neighbor nodes are also not carefully considered during clustering. In this paper, a multi-factor and distributed clustering routing protocol MFDCRP based on communication nodes is proposed by combining cluster-based routing protocol and multi-hop transmission. Communication nodes are introduced to relay the multi-hop transmission and elect cluster heads in order to ease the overload of cluster heads. The protocol optimizes the election of cluster nodes by combining various factors such as the residual energy of nodes, the distance between cluster heads and the base station, and the number of the neighbor nodes. The local optimal path construction algorithm for multi-hop transmission is also improved. Simulation results show that MFDCRP can effectively save the energy of sensor nodes, balance the network energy distribution, and greatly prolong the network lifetime, compared with the existing protocols.