无线多媒体传感器网络视频流区分服务多径Qos路由算法

无线多媒体传感器网络视频流传输需要提供多样性QoS保障,传统的无线传感器网络路由协议不能很好地保证多媒体视频流数据传输, 改进多径路由算法TPGF下一跳节点选择方法,提出一种适合视频流传输的区分服务多路径Qos路由算法DSMQRA。综合考虑各路径跳数与节点剩余能量情况,在源节点与汇聚节点间找到多条优化的节点不相交路径;采用区分服务机制,重点保护视频流关键帧,提高视频流传输质量。在NS2环境下与AODV、GPSR、TPGF等算法进行仿真对比分析,实验结果表明DSMQRA算法能够有效延长网络生存时间、降低丢包率、减小帧延时、图像峰值信噪比较高,更加适合无线多媒体传感器网络视频流数据传输。     

基于ANN的多路径传输WSNs数据丢包率预测

为了提高无线传感器网络(WSNs)数据传输的准确率,设计了一种基于人工神经元网络(ANN)的数据丢包(DPL)率预测方法。通过预测WSN数据包在多个传输路径上的丢包率,选择出最优数据传输路径。首先,建立1个150节点的网络拓扑结构,使各节点在固定区域内随机分布,并采用粒子群算法对各节点进行层级聚类。然后,采用1个3层前向人工神经元网络来预测数据传输的丢包率。在BP网络学习算法中引入动量修正因子,避免了ANN训练陷入局部极小的问题。ANN的3个输入分别为传输路径上的节点数目、节点应用环境类型和节点采样频率。最后,采用基于最优最差蚂蚁系统(BWAS)的多传输路径规划方法,以传输路径数据丢包率作为评价参数,选择最优传输路径。经仿真验证可知,本方法能够获得较高的数据传输准确率,与FEC纠删编码多路径传输策略相比具有明显优势。     

无线传感器网络基于簇的数据传输可靠性研究

在无线传感器网络中,采用多路径传输方法作为保证可靠数据传输的主要手段.但是,如果对所有收集到的数据都采用多路径同时传输则会耗费大量节点能量.因此,需要使用路径选择策略,区分服务方案.提出基于区分服务方案的多路径数据传输算法CBMMA(Cluster Based Multi-hop Multi-Path Routing Algorithm).一般情况,对数据传输的可靠性要求并不高.为节约资源,在簇间多条不相交路径中,源节点根据概率选取其中的一条路径进行传输数据;一旦紧急事件发生,为收集到紧急事件数据,源节点将同时启动所有到Sink节点的不相交路径进行传输,以提高紧急性数据传输的可靠性,从而满足用户监测突发事件的可靠性要求.仿真实验表明,该算法比LEACH的数据传输有更好的可靠性.     

煤矿无线传感器网络可靠数据传输协议

针对煤矿无线传感器网络数据流特点,设计了一种基于节点地理位置信息、集成MAC和路由的无线传感器网络可靠数据传输协议。该协议采用概率性唤醒工作方式,根据本地节点的连通度、节点自身的剩余能量信息和区域事件发生概率选择转发节点,同时引入备用节点,在主节点发生故障时自动转换为主节点进行数据转发,保证数据可靠传输。仿真结果表明,该协议能够降低无线传感器网络节点能量消耗,保证数据传输的实时性,提高数据传输的可靠性。     

基于免疫连通模型的多路径传输选择算法

为解决无线传感器网络（WSN）中节点部署不均匀造成的节点能量消耗大、数据传输可靠性低的问题,提出了一种基于免疫连通模型的多路径传输选择算法。当数据传输发生故障时,免疫机制被用来选择路径的适应度函数,从而达到优化传输路径和减少节点能耗的目的。实验从网络寿命、端到端传输延迟、覆盖率、传输可靠性、载荷分布等指标对算法进行评价。实验结果显示,所提算法可更好地平衡负载,延长网络的生命周期,以及保证数据传输的可靠性。所提算法可以应用于对能量效率、可扩展性、延长网络寿命和降低网络开销有较高要求的传感器网络设计。     

基于相关因子的节点不相交的Ad Hoc多路径路由算法

多路径路由算法可以均衡负载、提高可靠性，但是Ad Hoc网络的无线多播特性（WMA）使得多路径数据传输存在严重的；中突隐患，即便是节点不相交的多路径，以并发的方式来进行数据传输的效率并没有理论上的高．为此本文提出基于相关因子的节点不相交的多路径路由算法（NDCF），该算法引入相关因子来衡量多条节点不相交路径以并发的方式进行数据传输时发生；中突的可能性的大小，从而选择冲突可能性最小的节点不相交路径．仿真结果表明，NDCF算法可明显提高数据包的投递率．降低端到端的传输时延．     

基于免疫连通模型的多路径传输选择算法

为解决无线传感器网络（WSN）中节点部署不均匀造成的节点能量消耗大、数据传输可靠性低的问题，提出了一种基于免疫连通模型的多路径传输选择算法。当数据传输发生故障时，免疫机制被用来选择路径的适应度函数，从而达到优化传输路径和减少节点能耗的目的。实验从网络寿命、端到端传输延迟、覆盖率、传输可靠性、载荷分布等指标对算法进行评价。实验结果显示，所提算法可更好地平衡负载，延长网络的生命周期，以及保证数据传输的可靠性。所提算法可以应用于对能量效率、可扩展性、延长网络寿命和降低网络开销有较高要求的传感器网络设计。     

云计算环境下的数据隐私保护传输方法

为了提升数据隐私保护传输的安全性与可靠性,保证数据传输的质量与效率,降低数据传输丢包率,在当前云计算环境下,开展了数据隐私保护传输方法的全方位深入研究。首先,利用云计算的数据变换处理技术,消除数据中的部分隐私信息,设定公钥与私钥,进行数据非对称加密处理。其次,设定互联网的传输源节点与目标节点,建立节点矩阵,查找并确定数据隐私保护传输可信路径。最后,设计身份认证模式,全方位保证数据隐私保护传输的安全。实验分析结果表明,提出的传输方法应用后,即使传输数据量增加,数据传输丢包率最大也不超过1%,应用效果优势显著。     

基于时序感知优化机制的无线传感网数据投递算法

为解决无线传感网数据投递算法存在的链路选取质量不高,且节点重投递现象严重,容易降低网络传输质量等不足,本研究提出一种基于时序感知优化机制的无线传感网数据投递算法。首先,算法通过感知节点接近状态的时序情形,设计了基于时序效应的链路筛选方法,通过优选中继节点的方式提升链路投递率,以降低网络链路丢包概率,进而增强数据传输质量。随后,算法通过自感知方式获取节点转发数据,设计了基于投递优选的拥塞控制方法,以提高多跳链路的稳健性,降低节点碰撞效应带来的拥塞现象,进而改善网络数据投递质量。仿真实验结果表明,本研究算法与当前无线传感网中常用的虫洞-路径投递算法和神经卷积深度投递算法相比,能够显著降低网络平均投递时延,且网络累计拥塞频次较低,网络数据投递成功率较高,具有较高的实际部署价值。     

基于网络编码的无线传感器网络数据可靠性分析*

分析了网络编码在提高无线传感器网络数据传输可靠性的途径,并在不同的数据传输路径方式下应用网络编码进行数据传输。在使用网络编码的多路径传输中,提出一种新的传输机制,通过选择源节点的编码数据包数,在对可靠性影响较小的情况下,降低冗余数据包的数量。通过理论分析和计算机模拟给出了网络编码在不同的传输路径下对数据可靠性的效益,得出在数据传输率较高或适中时,在单路径传输下使用网络编码的可靠性优于不使用网络编码的可靠性。     

无线传感器网络中基于拍卖博弈的数据包转发算法

在无线传感器网络中,为了提高能量的利用率和增强数据包转发的可靠性,设计了PFAG（Packet Forwarding Algorithm Based on Auction Game）算法。该算法将数据包转发过程看作一种多阶段拍卖博弈过程,首先,网络中的节点根据拍卖博弈模型中的标价函数给出相应标价,然后基于双方博弈阶段最大化自己收益的原则,源节点可选出最佳的转发节点,从而找出最优的包转发策略。仿真结果表明,PFAG算法可有效的降低和平衡网络能耗,具备传输可靠性高和适应网络规模变化性强的特点。     

A Combinational Perspective in Stimulating Cooperation in Mobile Ad Hoc Networks

In wireless ad hoc networks cooperation among nodes cannot always be assumed since nodes with limited resources and different owners are capable of making independent decisions. Cooperation problems in topology control and packet forwarding tasks have been mostly studied separately but these two tasks are not independent. Considering a joint cooperation problem by taking into account dependencies between tasks will result in more reliable and efficient networks. In this paper topology control definition is extended to cover cooperation problem in both packet forwarding and topology control in a single problem. In this definition nodes have to adjust their transmission power and decide on their relay role. This paper models the interactions of nodes as a potential game with two-dimensional utility function. The presented model, named TCFORCE (Topology Control packet FORwarding Cooperation Enforcement), preserves the network connectivity and reduces the energy consumption by providing cooperative paths between all pairs of nodes in the network.     

基于链路可靠性的两跳QoS路由

针对工业无线传感器网络对路由协议的QoS要求，研究了一种基于链路可靠性的两跳QoS路由（Link-Reliability Based Two-Hop Routing for QoS Guarantee in Industrial Wireless Sensor Networks， LRTHQR）.采用两跳速度策略和数据优先级调度策略提高实时性，采用改进的信任评估模型以选择可信路径进行路由，采用基于接收功率的链接概率和数据包重传次数作为衡量链路可靠性的指标，同时采用能够综合考虑节点剩余能量和转发能耗的转发策略，以改善网络寿命.仿真结果显示：与未考虑链路可靠性的NCSRT （NodeCredible Security Routing for IWSN Based on THTR）算法相比， LRTHQR算法在丢包率、时延以及包平均能耗方面有着明显优势；与同样侧重QoS要求的LRTHR （Link-Reliability based Two-Hop Routing）算法相比， LRTHQR算法在截止期错失率、路由开销以及包平均能耗方面有着显著提升.     

传感网中基于能量有效的多参数数据重构方法

为了更好地抵制网络能量快速消耗和降低不可靠链路对无线传感器网络系统数据收集的影响以提高数据重构精度,提出了一种基于能量有效的多参数数据重构方法（Multi-parameter Data Reconstruction Method based on Energy Efficient,MDR）。利用移动智能计算给出传感器节点之间多跳函数关系以确定传感器节点之间比例关系;通过稀疏矩阵设计一种低相干性的观测矩阵,抑制数据丢包率对整个传感网系统的影响,提高汇聚节点数据重构精度;通过基于数据转发策略确认机制实现簇间数据传输的高可靠性,完成了节点间多路径路由数据的可靠交付。仿真实验表明,在数据丢包率为40%的情况下,MDR的数据重构精度误差仍小于5%;在与其他算法比对时,其数据转发次数降低了10.36%,平均网络能耗降低了13.29%,从而验证了该算法的有效性和实效性。     

WSNs中基于信任度的节能机会路由算法

为了防止网络中存在的潜在恶意节点被加入到机会路由的候选转发集中,减少网络能量的消耗,并保证数据的可靠传输,提出了一种在无线传感器网络中基于信任度的节能机会路由(Trust Based Energy Efficient Opportunistic Routing in Wireless Sensor Networks,TBEEOR)算法。该算法根据网络的拓扑结构计算节点的代数连通度,进而计算节点的连通度诚意;再联合节点的转发诚意和ACK诚意,利用信息熵的概念计算综合信任度;最后,用节点的综合信任度来计算节点之间通信和协作造成的能量消耗,从而得到网络的预期成本。此外,该算法能够有效地识别和判断网络中的恶意节点,进一步减小了恶意节点对网络性能的影响。实验结果表明,TBEEOR算法有效地保证了数据传输的可靠性,有助于延长网络生命周期,从而增加了网络吞吐量,减少了网络能量消耗。     

Wait and Spray:一种改进的机会网络路由算法

灾难场景是机会网络重要的应用场景之一,在灾难场景下能量成为稀缺资源,高效转发数据包的同时尽可能减少节点能量消耗成为路由算法追求的目标之一,为此提出了Waitand Spray路由算法,该算法将数据包的转发过程分为Wait和Spray两个阶段,在不同阶段采用不同的路由策略。该算法具有W、K、M参数,恰当的参数设置可控制Spray阶段的泛洪程度,大幅提高算法性能。仿真结果表明,该算法可在获得高传输成功率的同时,大幅降低路由开销,是一种适合在能量稀缺场景下应用的路由算法。     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.     

一种协作和中继混合的传感网寿命最大化路由算法

周期性监控、多对一数据传输是无线传感网的典型场景之一.其中存在固有的能耗不均问题,即与sink 节点距离不同的节点能耗差异大,严重缩短了网络寿命.提出了一种基于协作和中继混合传输模式的路由方法,利用协作和中继在远、近距离传输时能耗的互补性,通过调整节点采用中继模式传输的负载比例(称为中继率),均衡节点间的能耗,延长网络寿命.定量地描述了节点能耗和中继率的关系,将网络寿命最大化建模为关于中继率矢量的高阶非线性优化问题.为了求解该问题,深入分析了寿命最大化时节点间能耗的关系,得到的结论是：若以中继模式传输单比特的能耗小于sink 一跳邻节点的协作模式能耗,则寿命最大化时所有节点能耗相等;否则,寿命最大化时节点中仅满足协作模式能耗大于中继模式的部分节点能耗相等.由此将多元非线性的网络寿命最大化问题转化为关于单变量的优化问题,求得了最优中继率.利用理论分析结果设计了分布式路由算法DORRCR.仿真结果表明,该算法能够有效延长网络寿命,显著提高全网的能耗均衡性.     

能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法

为了提高延迟容忍网络中数据投递过程节点能耗管理效率、改善数据在网络中的转发效率等,本文引入节点间能耗博弈模型,进而提出了一种基于能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法（Efficient Routing Mechanism for Delay Tolerant Network based on Energy Consumption Strategy）,根据泛洪路由策略设计数据投递机制,数据在网络中转发时,节点依据自身能量剩余状态制定相应的投递操作,对首先将数据投递至目的节点的中间节点予以一个单位的奖励,利用节点策略博弈模型选取合理的数据投递操作,以此改善节点转发数据能量消耗,从而提高数据投递能量管理效率,并提高数据转发效率.仿真验证表明：所提算法与对照算法相比在数据投递率、传输时延、网络开销等性能指标上表现出较好效果.     

基于网络效用最大化与冲突避免的无线传感器网络MAC协议

针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中的无线信号冲突和能量利用效率问题,提出了一种基于网络效用最大化与冲突避免的媒体访问控制(UM-MAC)协议。该协议基于时分多路复用(TDMA)调度机制,将效用模型引入无冲突的节点工作时隙分配过程中,把链路可靠性、网络能耗归纳到一个统一的效用优化框架中;进而提出了一个启发式算法,使网络能够快速找到一个基于网络效用最大化与冲突避免的节点工作时隙调度方案。将UM-MAC协议与S-MAC协议和冲突避免MAC(CA-MAC)协议进行比较,在不同节点数量的网络环境中,UM-MAC获得的网络效用较大,平均数据包成功发送率较高,生命周期介于S-MAC与CA-MAC之间,在不同的网络负载下所有节点发数据包到汇聚节点的平均时延有所增加。仿真实验结果表明:UM-MAC协议较好地解决了冲突干扰问题,提高了网络的数据包成功发送率和能量利用效率等性能;在低网络负载时,TDMA类协议的性能并不比竞争类协议好。