多目标融合势博弈无线自组网络拓扑控制算法

针对基于博弈论的无线自组网络拓扑控制算法存在个别"瓶颈节点"负载不均衡、冗余链路多、生存时间短的问题,提出了一种多目标融合的网络拓扑控制算法。首先通过分析网络的连通性、节点发射功率、剩余能量、节点度、链路质量和链路长度对节点负载的影响,设计了一种改进的综合效用函数;建立多目标融合的网络拓扑控制势博弈模型,并证明该模型是序数势博弈且存在纳什均衡解;在维持网络k-连通的基础上,再采用最小路集算法对博弈后的网络拓扑链路进行优化,剔除冗余链路。仿真实验及对比分析结果表明,所提算法在保证网络连通性的前提下,实现了网络负载均衡,消除了冗余链路,生存时间相较于分布式能耗均衡拓扑控制算法、能量平衡拓扑控制博弈算法和节能容错拓扑控制博弈算法分别提升了25.4%、92.6%、36.8%。     

保证高可靠度和低传输开销的DTN拓扑控制

由于时延容忍网络中复杂的环境可能导致网络节点失效或链路故障,再加上节点的持续移动和链路的间歇连通,都给网络可靠拓扑控制带来挑战．为解决这些问题,基于时空图提出了有效的可靠拓扑控制方案．该方案适用于节点周期性运动的卫星网络、星际网络等时延容忍网络．首先将网络拓扑转化为时空图;然后定义了网络的可靠拓扑控制问题,拓扑控制保证在网络连通的条件下,寻找网络中任意节点对的最可靠路径,并最小化网络的传输开销;最后提出了两个算法来解决此问题．仿真验证了提出的方法既能保证网络的可靠性,还能降低网络的传输开销,从而说明提出的拓扑控制方案适用于拓扑周期性可预测的时延容忍网络．     

基于信息功能链的军事通信网络拓扑抗毁性评估方法

为更加准确地评估军事通信网络(military communication network,MCN)拓扑抗毁性(topology survivability,TS),建立了基于节点功能类型的MCN拓扑模型;给出了T-CPUE(transport-collect,process,use,effect)信息功能链的概念,定义MCN拓扑抗毁性为使T-CPUE信息功能链保持连通的能力;分别基于节点连通度、链路结合度、节点重要度、链路重要度和T-CPUE信息功能链的连通度,提出了的5种MCN拓扑抗毁性指标。以某体系作战通信网络为例,分析了在逐渐移除最大度节点和最重要节点的策略下,网络的各种拓扑抗毁性随移除节点数的变化情况,验证了所提方法的合理性和有效性。     

并行图染色的无线网状网络媒体接入控制

将无线网状网络的传输调度建模为冲突图染色问题，提出了一种新颖的基于并行图染色的分布式时分多址媒体接入控制（MAC）算法。该算法充分利用无线路由器和无线骨干网的自身优势，只需要依靠网络的局部拓扑和负载信息，对无线接入网的传输调度实现全局优化。仿真结果表明，所提算法性能十分接近最优调度，并且通信开销成本非常低。     

WDM网中一种联合优化的自适应保护算法

研究WDM网络的生存性问题,提出了一种联合优化的自适应专用通路保护算法。该算法根据网络拓扑信息和资源使用情况动态调整链路权值,并在此基础上为到达业务连接请求,同时找到一对链路分离的工作通路和保护通路,而且保证二者占用资源总量最少。与文献中已有算法相比,JOA可以降低算法的时间开销,同时还有利于全网负载均衡和少用资源,从而可以有效提高全网资源利用率,进一步降低业务连接请求的阻塞率。通过仿真将所提算法与传统算法进行了对比,给出了仿真结果。     

无线传感器网络多跳时间同步算法

针对多跳网络中同步误差累积和同步开销大的问题,提出了一种最优拓扑结构的时间同步算法.通过构造最优拓扑结构和在网络节点之间传递时间同步报文来减小累积误差和时间同步开销.借鉴无线传感器网络时间同步延迟测量算法的打时间戳技术进行时间偏差估计来提高时间同步的精度.应用结果表明:在具有33个节点的传感器网络中,相比无线传感器网络时间同步协议算法,该算法的时间同步开销减小了2/3,引起累积误差的关键路径长度减小了1/2.     

基于单向链路的低开销Ad Hoc路由策略

对多类点Ad hoc网络及网络中出现的单向链路问题进行了研究,设计出一种基于单向链路的Ad hoc路由策略,通过检测并使用单向链路可提高网络的连通性能,同时可采取措施降低控制开销. 仿真分析结果表明,该路由策略在控制开销方面优于传统路由机制,而路由成功率和吞吐量性能降低很小.     

无线传感网移动数据收集路径规划算法

针对无线传感网中能源高效的实时数据收集问题,提出了包含节点聚簇、路径规划、合并路径和数据收集4个阶段的移动数据收集协议和节省开销及近邻2个启发式路径规划算法,构建了满足时延且移动开销最小的数据收集路径.仿真结果表明,提出的路径规划算法在节约网络能耗、保证时延要求和减少移动开销等方面都更具优势.     

二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法

为了解决大规模无线传感器网络中同步误差随跳距的累积问题,提出一种基于二层拓扑结构的时间同步算法.首先,通过根节点发送时间同步报文,沿二层拓扑结构从父节点到子节点传递时间同步报文;其次,支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间,更新并发送同步报文;最后,非支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间.依此类推,最终可实现所有节点的时间同步.应用结果表明,在由31个节点组成的无线传感器网络中,该算法的同步开销相比较于RBS算法减少了93%.而引起累积误差的关键路径长度相比较于连通支配集算法减少了50%.     

编码链路最少的多源光组播路由

网络编码提高波分复用网络多源光组播带宽利用率时,导致光域中存储和运算开销增加,为此,设计了一种改进的自适应遗传算法可最少化光组播的网络编码光纤链路数目.该算法设计了自适应调整的交叉概率和差异最大化交叉操作,保证种群多样性,避免陷入局部最优;通过自适应调整交叉概率,保证种群在开始阶段可以很快实现多样性,使种群中的较优个体保持稳定.仿真结果表明,所提算法与对比算法相比收敛速度更快,可以用更短时间找到编码链路数目最少的方案.     

传感器网络中实现传输功率均衡的移动控制算法

在传感器网络中, 为了延长网络寿命和增加网络容量, 需要引入新的方法减小传输功率的差异, 弥补传统拓扑控制算法的局限性． 提出了PMST-P和PMST-UV两种移动控制算法, 在保证网络连通性的前提下, 根据网络分割区域图确定增补链路和移动节点, 并令移动节点按照一定的移动方式移动到增补链路处, 从而构造出一个传输功率较为均匀的网络拓扑． 结果表明,两种算法都能使最大通信半径减小到临界通信半径之下, 显著提高了拓扑控制的性能, 且PMST-UV算法与PMST-P算法相比, 移动距离只有后者的50％左右, 移动节点比率减小0.4左右, 因而具有更好的性能．     

基于SDN的一体化融合网络路由调度机制

为了解决一体化融合网络动态接入设备出现的通信波动、流量负载均衡以及鲁棒性差等问题,结合软件定义网络(SDN)技术,优化了基于主客观的精准成本模型,将指标阈值型G1法作为主观赋权法,将标准离差法作为客观赋权法,使用乘法集成法对主观法和客观法计算出的权值进行成本整合,给出了最终的链路成本。提出了一体化融合网络多路径选择算法,把优化后的成本组合运用到多路径迪杰斯特拉(Dijkstra)变种算法中,得到传输链路及组合成本。提出了一体化融合网络联邦路由拓扑和策略,使不同网络可以选择符合自身特征的多条路径并按比例转发。研究结果表明,所提方案优化了差异化路径选择和流量调度,增加了链路带宽利用率并减小了网络传输时延。     

一种面向多拓扑类型请求的虚拟网络映射算法

虚拟网络映射问题是网络虚拟化研究中的核心问题之一,其主要目标是将虚拟网络请求高效地映射到底层物理网络上. 针对面向多拓扑类型请求的虚拟网络映射问题进行研究,提出了节点连通性模型和通用底层物理网络节点评价模型用以判断节点映射的优先次序,在此基础上设计了一种复合型虚拟网络映射算法,在映射过程中通过识别虚拟网络请求的拓扑特征调用相应的映射子算法完成网络映射. 仿真结果表明,该复合型映射算法获得了较高的虚拟网络请求接受率和网络收益开销比,整体上提高了虚拟网络映射性能.     

基于自适应在线遗传PID的监测网络拓扑控制研究

针对煤矿井下工作面环境复杂、无线传感器网络节点能量有限和通信易受干扰等实际特点,为了解决网络连通性、链路可靠性和能耗的问题,提出了一种基于自适应在线遗传PID的井下工作面无线传感器网络的拓扑控制算法.在局部平均算法的基础上,将控制算法和生物智能算法引入到WSN的拓扑控制中,可以克服现有的拓扑控制算法存在的收敛速度慢、算法不稳定等缺点,有效地提高能耗有效性和收敛速度.结果表明:将控制思想和人工智能引入到拓扑控制优化,与局部平均算法对比,节点平均启动能耗降低了84%,启动网络所有节点消耗的能量降低了60%～70%;启动时耗提高9.2%～12.7%,提高了收敛性和能效性.     

面向LEO卫星通信网络基于时间尺度的负载均衡组播路由算法

为了在全球覆盖的低地球轨道(low earth orbit,LEO)卫星通信网络下,获得较小开销的组播树,而非仅仅是降低树开销或最小传输时延,提出一种面向LEO卫星通信网络的基于时间尺度的多度量负载均衡组播路由算法(load balancing multicasting algorithm based on timescales for LEO satellite network,LBMT),通过获取星间链路(intersatellite links,ISL)的状态信息并通过设计的评价链路状态"比对开销",建立较小"比对开销"组播树.已提出的面向LEO卫星网路的组播路由算法通常目标为最小化组播树的树开销或传输时延,然而LEO卫星网络的全网流量并非均匀分布,已提出的组播算法通常无法主动避让繁忙链路,在高负载情况下导致网络状况恶化.仿真结果表明:算法能在高负载状态下降低数据丢失率,而仅仅微小增加了传输时延.LBMT算法建立的组播树能有效避让繁忙链路并选择位于不发达地区上空的空闲链路,充分利用网络的空闲链路,使网络流量更加均衡.     

新的无线传感器网络拓扑容错性测度

无线传感器网络拓扑容错性的度量是拓扑容错性研究的基础和前提.考虑到拓扑连通性能与覆盖性能共同反映了网络监测质量,首先依据网络的可用性和有效性,给出了拓扑连通性与覆盖性的度量参数;然后利用网络连通及覆盖的综合服务需求提出了拓扑容错性的新测度——需求容错度;最后以仿真实验验证了该测度对随机、富富、穷穷不同节点失效策略下拓扑容错性的效果差异.结果表明,该测度能准确、有效地测度拓扑容错性的变化.     

无线传感器网络中考虑干扰的拓扑优化

针对目前大多数拓扑控制算法忽略节点间通信干扰的问题,提出一种更为合理的节点间通信干扰的定义方法,并在此基础上提出具有低干扰特点的拓扑控制算法.仿真结果表明,该算法能在保证连通性的前提下,减小节点的通信半径,减少生成拓扑中的冗余通信链路,降低节点之间的通信干扰.