Ad Hoc网络新型多播路由协议MAODV-SP研究与仿真

该文将移动Ad Hoc网络多播路由协议作为主要研究内容——基于树的多播路由协议MAODV(Multicast Ad Hoc On-De-mand Distance Vector Routing Protocol)。针对目前MAODV协议存在可扩展性、健壮性差的问题,该文提出了一种新的优化改进协议MAODV-SP(MAODV With Stable Path),主要从两个方面对MAODV协议进行了扩展改进。首先在多播树建立方面,MAODV-SP协议采用了基于邻居变化率稳定路径选择机制,根据不同路径上各节点的邻居变化率累乘值,选择转发跳数小且局部拓扑变化小的稳定路径进行数据转发。其次在多播树维护方面,MAODV-SP协议采用了基于链路状态预测链路可用性机制,对节点的移动性和链路状况进行预测,在预测到链路断链即将发生之前,重新选择一条新的有效路由转发分组,使网络的性能达到最优。     

基于链路生存时间预测的高动态飞行自组网组播路由协议

针对飞行自组网（FANETs）中因节点高速移动导致链路频繁断开的问题,提出一种具备链路生存时间预测与路由自主修复能力的高动态FANETs组播路由协议。根据相邻节点间距离的变化情况预测邻居节点间剩余链路生存时间,同时基于预测结果并结合路由跳数、剩余能量等因素对链路质量作出综合评价,选出最佳中继节点以提高路由的可靠性。此外,通过局部路由修复与全局路由刷新相结合的策略对所建立路由进行动态维护,缓解节点高速移动引起的链路频繁断开问题,提高数据递交率。实验结果表明,在不同场景下,该协议在数据递交率、网络吞吐量、路由开销等方面均优于经典组播路由协议ODMRP。     

无线传感网络中基于链路质量的地理路由

传统的贪婪地理路由算法通常选择离目的节点最近的邻居节点作为下一跳节点,这种单纯寻求最小跳数的路由算法可能会选择质量较差的链路传输数据,导致包的投递率较低,数据传输的可靠性变差。针对这一问题,在总结现有基于链路质量的地理路由度量方法的基础上,提出了一种基于EWMA链路质量评估算法的地理路由协议。协议中节点利用周期广播的探测包评估与邻居节点之间的链路质量,并交换地理位置信息。转发节点选择离目的节点更近且链路质量更好的邻居作为下一跳节点,从而有效地减少数据分组的丢失,提高网络数据传输的可靠性。     

基于链路断开概率的自适应信标交换算法

在移动无线传感器网络中,贪婪地理路由协议采用周期性信标交换算法来构建和维护邻居节点表会导致通信暂盲现象.针对该问题,首先从理论上分析节点移动对网络连通性的影响,对节点间的链路状态进行Markov链建模,分析推导出链路断开概率的计算公式.根据链路断开概率与运动时间的一一对应关系,提出一种基于链路断开概率的自适应信标交换算法,提高邻居节点表的构建与维护的准确性与实时性,为贪婪地理转发策略提供可靠的依据,减缓节点移动带来的不利影响.仿真结果表明,该算法不但提高了数据分组传送成功率,而且还降低了控制开销,适用于对传输可靠性和能耗要求高的移动无线传感器网络.     

基于移动—能量代价函数的无线自组织网络路由策略研究

能量均衡技术一直是无线自组织网络的热点研究领域.在深入研究网络信息传输特性的基础上,提出了一种基于移动-能量代价函数的无线自组织网络路由策略,并用于网络信息传输.首先,本文考虑节点连通性、能量均衡性,提出了一种节点移动策略;然后,以传输路径节点集合中的瓶颈节点剩余能量、传输链路数量作为准则,建立以网络节点为对象的能量代价函数.基于移动-能量代价函数的路由策略从链路层的决策转移到节点层的决策.最后,采用MATLAB数值仿真该路由策略的性能,结果显示:本文提出的移动-能量代价函数的路由策略既保持了原有路由优化的精度,延迟网络瓶颈节点能量下降速度,提高网络生存时间.     

一种基于节点位置信息的Ad Hoc网络路由算法

由于传统的DSR路由协议在路由选择时采取向邻居节点全部转发路由信息的策略,在路由请求过多时,容易引起转发次数过多而导致一些节点能量不足,进而导致网络瘫痪,而且在进行最终路由选择时没有充分考虑整个链路的移动性,所以不一定是最佳路由。文中利用移动Ad Hoc网络节点的位置信息提出了一种对DSR路由协议进行改进的路由算法PBDSR。该算法利用通信节点的位置信息构建路由选择区域,取代了传统DSR协议贪婪转发机制,引用链路总体距离和移动性参数作为路由选择的权,可以选择出一种节能路由。仿真表明可以使网络的生存周期和稳定性得到较大改善。     

一种基于节点位置信息的Ad Hoc网络路由算法

由于传统的DSR路由协议在路由选择时采取向邻居节点全部转发路由信息的策略，在路由请求过多时，容易引起转发次数过多而导致一些节点能量不足，进而导致网络瘫痪，而且在进行最终路由选择时没有充分考虑整个链路的移动性，所以不一定是最佳路由。文中利用移动Ad Hoe网络节点的位置信息提出了一种对DSR路由协议进行改进的路由算法PBDSR。该算法利用通信节点的位置信息构建路由选择区域，取代了传统DSR协议贪婪转发机制，引用链路总体距离和移动性参数作为路由选择的权，可以选择出一种节能路由。仿真表明可以使网络的生存周期和稳定性得到较大改善。     

面向能量和链路优化的水声移动传感器网络路由协议设计

针对水声移动传感器网络中存在水声通信环境恶劣、通信环境复杂多变以及节点能量受限造成的水声移 动传感器网络能量不均和路由链路断裂问题, 提出一种基于能量与链路度量路由的改进按需平面距离向量路由 (AODV)协议. 引入了以能量阈值为基准描述网络节点能量状态的能量指标以及以邻居节点间距离为基准描述链路 状态的链路指标, 并以综合考虑网络路由链路中节点的能量指标、路由链路指标以及路由链路跳数的路由度量作 为协议选择路径的优先条件, 并以此进行路由修复. 仿真实验表明, 本文所设计的改进AODV协议可提升网络整体 数据量、均衡网络节点能量、延长网络的生存周期.     

基于邻居表的ZigBee网络树路由改进算法

针对ZigBee网络树路由算法路由跳数多、数据传输延时长等问题,提出一种基于邻居表的ZigBee网络树路由改进算法。借助一跳邻居节点地址信息,建立邻居节点选择策略,在节点的一跳邻居节点中,选择到达目的节点树路由跳数最少的邻居节点作为下一跳转发节点。在树路由跳数相同时,选取LQI值大的节点为下一跳转发节点。理论分析结果表明,该算法路由路径优于树路由算法和ITRA算法路由路径;实验结果表明,该算法能很好地减少转发节点个数,提高了网络数据传输的可靠性,达到网络性能提高的目的。     

移动社交网络中基于网络中心度的链路预测方法*

移动社交网络中的链路预测是指通过已知的网络节点以及移动社交网络结构等信息预测网络中尚未产生连边的两个节点之间产生链接的可能性。基于网络中心度的思想,提出一种适用于移动社交网络的链路预测算法。在该算法中,根据节点网络中心度和共同邻居数来计算两个节点的相似性指标,两个节点的共同邻居数越多、共同邻居的网络中心度越高,则两个节点的相似度越高。另外,由于移动社交网络的动态性特征,还将考虑时间因素对预测结果的影响。将该方法与其他4种常用的链路预测方法进行比较,实验结果显示所提方法要优于其他方法。     

结合二层节点度和聚类系数的链路预测算法

研究复杂网络的链路预测算法对分析舆论传播方向、预测舆论演进趋势和控制舆论发展进程具有重要意义。针对现有的基于节点度的链路预测算法存在预测质量偏低的问题,提出了一种结合二层节点度和聚类系数的链路预测算法。算法全面考虑网络局部结构信息以及共同邻居节点之间的差异性,在相似性评价指标的选择上将节点度和聚类系数结合,深度挖掘节点相似性性质并将节点度扩展到二层。最后在三个真实数据集中分别进行仿真实验,结果表明提出的算法相比于Common Neighbors、Adamic-Adar和Resource Allocation等经典算法具有更好的性能。     

Ad hoc通信网络的局部路由修复仿真

为了解决Ad hoc通信网络的局部路由中节点或链路失效引起的通信可靠性降低等问题,提出了基于节点能量的Ad hoc通信网络的局部路由修复方法。根据Ad hoc通信网络节点路由链路分析结果,当网络通信数据包传输中发现问题节点时,待传输数据包所在节点通过检测自身所对应的父、子及近邻节点,获取各节点的相关信息,并从中选择有效节点替换故障节点;替换节点的选取过程,采用节点剩余能量与方位角差值相结合的方式;确定替换节点后,结合蚁群算法自适应优化网络链路,完成Ad hoc通信网络的局部路由修复。仿真结果表明,所提路由修复方法能够有效缩短路由修复耗时,减少修复过程的控制开销,提高基站节点的吞吐量,提升网络通信的可靠性与时效性,具有较好的鲁棒性。     

面向异构WSNs的基于能量感知的簇路由算法

有效地使用传感节点的能量,进而延长网络寿命成为设计无线传感网路由协议的一项挑战性的工作.为了延长网络,现存的多数簇路由是面向同构网络.为此,提出分布式能量感知的异构WSNs非均匀分簇路由DEAC(Distributed Energy Aware unequal Clustering)算法.DEAC算法是以EADUC(Energy Aware Distributed Unequal Clustering)为基础,并进行优化.与EADUC不同,DEAC算法从簇头竞选机制、簇间多跳通信中的下一跳转发节点的选择策略以及自适应的节点通信半径的设置三方面进行优化.在簇头竞选机制中,采用退避算法,利用节点的剩余能量以及邻居节点的平均能量设置延时时间;在选择下一跳转发节点时,建立节点的关于能量的度量函数,选择具有最大剩余能量的节点作为下一跳;而在设置节点通信半径时,考虑了距离、剩余能量以及邻居节点数信息.仿真结果表明,与EADUC协议相比,提出的DEAC算法能够有效地延缓第1个节点失效的时间,减少了能耗,扩延网络寿命.     

随机多Sink模式下的异构网络组织策略

针对无线传感网中分簇及路由过程中节点能量利用率较低、网络能耗不均衡以及网络的生命周期较短等问题,面向多Sink模式下的具有随机异构性能的传感器网络,为解决该问题,提出了一种基于随机多Sink模式下的异构网络组织策略NAHN(Networking Algorithm for Random Muti-Sink Heterogeneous Networks)。异构节点以自身能量、可达节点集、平均邻居节点距离以及距离信号集为簇首选举标准,提出了基于多Sink模式下的权值匹配策略,优化簇首能耗;以簇首单次中转损耗的能量为门限,综合考虑自身能量以及多Sink模式下距离信号集的影响,搭建出一条最优的通信链路,在保证链路质量的同时优化路由过程中的簇首节点的能量损耗。在与其他3种多Sink异构网络改进的路由算法的性能比较实验中,NAHR算法在提高节点能量利用率、延缓节点死亡、延长且稳定网络寿命等方面,优势均较为明显。     

方向和位置泛洪的车联网区域路由协议

为提高车载自组网路由发现、数据传输效率,对区域路由协议进行改进。考虑到车载自组网（VANET）通信环境（道路布局、方向、位置等）多样性,通过判断节点间位置关系缩小泛洪区域,下一跳优先选择该区域内与源或目的节点移动方向相同的节点,进一步减少转发节点数目,以此精细化限制泛洪。为适应 VANET 拓扑频繁变化链路脆弱特性,目的节点优先选择相同移动方向节点数最多,且平均邻居节点数最多的链路,保证数据可靠传输。仿真结果显示：改进方案较好地克服了原协议全向洪泛引起的网络开销大、单一跳数路由选择导致的丢包率、重传率较高等缺点,能够较好地适应 VANET 网络通信。     

AdHoc网络中一种链路负载均衡的节能路由协议

传统AdHoc网络路由协议主要是基于“最短路径”来考虑,会在网络中造成对一些“热点节点”的过度使用和链路负载不均衡。针对AdHoc网络中移动节点能量有限和链路负载不平衡的问题,文中提出基于链路负载均衡的节能路由协议（1inkLoadBalancingandEnergySavingroutingprotocol,LBES）。该协议通过考虑网络中节点生存时间和节点间链路通信效率两个方面因素,基于这两方面性能重新定义和计算链路性能,以达到优化路由选择的效果的目的。仿真结果表明,与DSR和MRL相比,LBES有效地延长了网络寿命,降低了网络传输时延,提高了网络的可靠性。     

PassCAR: A passive clustering aided routing protocol for vehicular ad hoc networks

Vehicular ad hoc networks (VANETs) are a promising architecture for vehicle-to-vehicle communications in the transportation field. However, the frequent topology changes in VANETs create many challenges to data delivery because the vehicle velocity varies with time. Thus, designing an efficient routing protocol for stable and reliable communication is essential. Existing studies show that clustering is an elegant approach to efficient routing in a mobile environment. In particular, the passive clustering (PC) mechanism has been validated as a more efficient approach compared to traditional clustering mechanisms. However, the PC mechanism was primarily designed for mobile ad hoc networks (MANETs), and may be unsuitable for constructing a cluster structure in VANETs because it does not account for vehicle behavior and link quality. In this paper, we propose a passive clustering aided routing protocol, named PassCAR, to enhance routing performance in the one-way multi-lane highway scenario. The main goal of PassCAR is to determine suitable participants for constructing a stable and reliable cluster structure during the route discovery phase. Each candidate node self-determines its own priority to compete for a participant using the proposed multi-metric election strategy based on metrics such as node degree, expected transmission count, and link lifetime. Simulation results show that, compared with the original PC mechanism, PassCAR not only increases the successful probability of route discovery, but also selects more suitable nodes to participate in the created cluster structure. This well-constructed cluster structure significantly improves the packet delivery ratio and achieves a higher network throughput due to its preference for reliable, stable, and durable routing paths.     

一种应用于机场廊桥监控网络的路由算法

针对民航机场廊桥监控网络在机场停机坪现场测试中暴露的网络节点过早死亡、网络生命周期短的问题,对该系统无线网络架构中路由层算法进行优化,采用基于剩余能量和位置的改进LEACH算法,根据网络环境的因素综合考虑节点剩余能量、网络平均剩余能量以及节点位置,分步选出最优簇头,同时,采用能量估算方法确定网络平均剩余能量,达到均衡网络能耗且延长网络生命周期的目的.最终利用Matlab软件对民航机场廊桥监控管理系统建模仿真,仿真结果表明：提出的算法比网络原有路由层LEACH算法在均衡网络能耗和提高网络生命周期上均具有优越性.     

基于最优路径函数的移动Ad hoc路由算法

对于融合Ad hoc的新型网络,原有的Ad hoc网络路由策略也需要相应的改变,对路由影响比较关键的因素需要进行综合考虑。基于此,该文提出了一种最优路径函数概念,综合考虑影响路由链路寿命的三个因素：地理位置、移动速度和电池电量信息,将其作为最优路径函数的三个参数,利用基站的强大数据处理能力计算出通往目的节点的最优路径。同时,以最优路径函数作为路由切换的判断依据,实时更新路由状况,在路由质量变差时,将路由切换到质量较好的链路上。仿真结果表明能有效降低路由的中断率,提高系统路由的可靠性。