基于效用优化的网络编码拥塞控制模型

描述一类多编码组播情形下的网络效用最大化问题,引入用于稳定发送节点窗口和中间节点队列的约束。基于问题的原始及原 始-对偶形式,分别提出2种网络编码拥塞控制模型,并通过Lyapunov判据证明了模型的全局渐近稳定性。该模型是完全分布式的反馈控制系统,所描述的算法只要求端到端的信息交换,能应对网络的动态变化,且具有类TCP拥塞控制的形式,从而显示其与现行网络架构的兼容性。     

编码分组网络的效用最大化研究

对基于网络编码方案的分组网络(即编码分组网络)的效用最大化问题进行研究。利用网络编码和网络流的对应关系以及组播树分解方法提出单通话编码分组网络效用最大化模型。基于对偶分解理论推导出解决单通话编码分组网络效用最大化问题的分布式次梯度投影算法,找到一个有效的Lipschiz常数从而得到算法收敛的充分条件。通过仿真验证了该算法的正确性。     

基于效用最大化的网络跨层映射

基于网络效用最大化的思想研究了网络跨层映射,给出了应用层的服务映射到传输层的多个连接再映射到网络层的多条路径的多对多映射的数学模型,指出了映射的目标就是合理地为源端用户分配路径传输能力,从而使用户的聚合效用达到最优.针对该映射模型,为了得到各个用户的最优带宽分配,提出了一种分布式算法.该算法是渐进稳定的,且平衡点就是映射模型的最优点.仿真结果验证了算法的收敛性.另外,理论分析了映射机制的安全性和可靠性,分别给出了当网络中存在侦听和分布式攻击时,服务能够成功完成的概率.仿真结果表明,多对多映射确实提高了数据传输的安全性和可靠性.     

基于信道负载预测的VANET传输功率控制算法

在车载自组网（VANET）中,车流量到达一定密度时会造成信道拥塞,导致协作式安全应用失效。针对该问题,设计了一个基于信道负载预测的车联网信标消息传输功率控制算法。首先,通过信道忙时比率（CBR）评估当前时刻信道负载;其次,根据差分自回归移动平均模型（ARIMA）对信道下一时刻负载进行预测;最后,将信道负载预测值与预设阈值进行比较,自适应调整下一时刻信标传输功率,避免信道拥塞。通过仿真实验表明,该算法能有效减少通信传输时延,避免信道拥塞,保证数据的可靠转发。     

Ad Hoc网络中基于概率预测的拥塞控制算法

为缓解网络拥塞,提高网络服务质量,提出一种基于概率预测的拥塞控制算法(PPCC)。处理已有数据来构建贝叶斯网络,找出Ad Hoc网络中表示拥塞状态参数之间的关系;改进贝叶斯网络的推理过程,更好地利用所获网络实时参数预测拥塞状态的概率;根据预测得到的概率自适应地调整网络参数,有效地控制网络拥塞,一定程度上提高网络服务质量。仿真结果表明,PPCC算法能够控制网络拥塞,保证网络运行在具有较小时延、较高吞吐量的状态,更好地利用网络资源。     

基于拟牛顿方法的异步拥塞控制算法

针对当前网络中的拥塞问题,通过最优化问题引出网络效用最大化框架,在满足链路容量的约束下,最大化关于用户速率的效用函数,从而达到用户的最大满意程度。提出一种基于对偶原理的分布式速率异步控制算法,在链路算法设计过程中,用拟牛顿算法代替梯度算法,并且允许反馈延时时变。仿真结果表明,该算法收敛速度更快且满足公平性。     

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。     

一种基于单信道的Ad Hoc网络功率控制协议

提出了一种新的基于单信道的Ad Hoc网络功率控制协议,通过2个节点间控制包的交换来计算数据包的发送功率,采取时分复用的方式将同一节点附近的控制包和数据包分开传输,避免了冲突,减少了能量消耗。仿真结果显示:这种协议在提高网络容量、节约能量方面都取得了很好的效果。     

一种基于忙音的双信道AdHoc网络功率控制协议

文中提出了一种新的基于忙音的双信道AdHoc网络功率控制协议,将数据包和控制包分开在不同的信道上传输,通过两个节点间控制包的交换来计算数据包的发送功率,采用忙音脉冲来广播冲突信息,减少了能量消耗。仿真结果显示,这种协议在提高网络容量,节约能量方面都取得了很好的效果。     

传感器网络中基于网格的功率控制算法

针对无线传感器网络中的“热区”问题,将网络监控区域划分成宽度不等的网格,提出一种基于网格的功率控制算法。通过分析节点的能量消耗计算每层网格的宽度和节点的传输半径,以达到网络能耗的均衡分布。仿真实验结果表明,该算法在能耗均衡方面优于同类算法。     

车联网中基于功率控制的传输可靠性算法

针对车联网中车车通信间的传输可靠性差的问题,提出了一种最小最大功率控制传输可靠性评估(MMPETR)算法。首先,研究了移动车辆的发射功率控制技术对数据传输可靠性的影响,即增加发射端功率可提高消息传输成功率。其次,对现有的传输可靠性评估(ETR)算法进行改进,全面考虑了车车通信中发送端车辆成功分发告警消息所需的发射功率与该车辆本身的最小发射功率和最大发射功率之间的大小关系。最后,通过仿真给出发送端车辆的最小发射功率和最大发射功率的合理数值。仿真结果表明,MMPETR算法的传输成功概率比ETR算法增加了约4%,提高了传输可靠性。     

车联网环境下基于节点认知交互的路由算法

针对车联网（IoV）环境下消息传输效率低下、网络资源开销较大等诸多问题，提出一种适用于城市交通场景下基于车辆节点认知交互的路由算法。首先，依据信任理论提出节点认知交互度的概念，并在此基础上对车联网中的车辆节点进行分类，赋予它们不同的认知交互度初值；同时还引入车辆节点交互时间、交互频率、车辆节点物理间隔距离、间隔跳数以及消息生存时间等影响因子，进而构建了车辆节点认知交互评估模型。基于该模型计算并更新节点的认知交互度，并通过比较对应车辆节点间的认知交互度值来选取认知交互度相对较高的邻居节点作为中继节点进行消息转发。仿真实验结果表明，与Epidemic和Prophet路由算法相比，所提路由算法有效提高了消息投递率并降低了消息投递时延，同时显著降低了网络资源的开销，有助于提升车联网环境的消息传输质量。     

面向车辆状态信息广播的功率控制算法

针对车载自组织网（VANET）中节点以固定功率发送信息导致的信道资源无法优化分配的问题,以车辆周期发送的状态信息的广播为研究对象,提出一种可自适应于车流密度变化的VANET功率控制算法。该算法通过定义功率控制周期构建并更新直接邻居列表,根据直接邻居车辆的位置来调整发射功率,进而控制节点的广播信息覆盖范围,实现信道资源的优化分配以及节点路由性能的优化。仿真结果验证了所提出算法的有效性,表明该算法能够有效根据车辆密度自适应调整发射功率、降低信道占用率并提高直接邻居数据包投递率,从而保证安全信息的有效传输。     

基于协作反馈控制算法的车联网行车安全动态强化模型

针对车联网（IoV）环境下,单车的信息采集和处理能力不足以满足时间敏感的行车安全应用需求,需要通过多车协作增强车间信息共享和信道接入能力等问题,提出一种基于协作反馈控制算法的行车安全动态强化模型。首先,提出虚拟车队协作模型,提升交通信息的采集精度,扩大采集范围,建立车间的稳定协作关系,在形成协作虚拟车队的同时降低信道拥塞;然后,实现一个针对消息传输和驾驶控制的联合优化模型,通过异构交通数据的深度融合最大化IoV的安全效用;最后,在对车流量时空变化进行预测的基础上,提出自适应的反馈控制模型实时调整驾驶安全策略。仿真结果表明,所提出的行车安全动态强化模型在各种车流分布模型下,均能够取得良好的性能指标,可以有效支持驾驶辅助控制系统,在保障行车安全的同时降低信道拥塞。     

基于网络状态信息的车载网功率控制方法

针对车载自组网中,节点密度较高时,容易出现网络拥堵的情况,提出了一种动态调整消息发射功率的方法.通过信道忙闲比例(CBR)评估节点的网络状况,并在出现网络拥堵时泛洪广播拥堵信息,通知其他节点作出相应的功率调整.综合考虑功率覆盖范围和覆盖节点数两方面因素,设计了功率调整曲线.实验结果表明:方法能根据网络状况自适应地调整发射功率,降低了发生信道过载的可能性,并提高了信标消息传递的成功率.     

车联网轨迹隐私保护研究进展

轨迹隐私保护对车联网（IoV）的发展至关重要,归纳和分析现有研究方法有重要意义。车联网轨迹隐私保护思想有轨迹模糊、假名更换和轨迹加密等3类,实现方法分别有基于用户真实轨迹的方法和基于哑元轨迹的方法、基于混合区域的方法和基于路径混淆的方法、基于私密信息检索（PIR）协议的方法和基于空间转换的方法。首先,介绍和归纳了研究背景和常见攻击等车联网轨迹隐私保护关键问题;然后,从方法思想、科学问题、方法演进等方面详细综述了现有车联网轨迹隐私保护方法,并阐述了需深入研究的难题;在此基础上,总结了代表性方案的隐私保护度、抗攻击性、复杂度等性能指标;最后展望了车联网轨迹隐私保护的未来研究方向。     

基于车载自组网通信终端和运动信息的容忍时延网络分簇路由算法

针对复杂战场环境下用户终端间缺少稳定的端到端通信路径的问题,提出一种基于车载自组网（VANET）通信终端和运动信息的容忍时延网络（DTN）分簇路由算法——CVCTM。首先,完成了基于簇头选举的分簇算法研究;然后,根据跳数、转发方式和地理位置信息开展了簇内源车辆路由选择算法研究;其次,通过引入等待时间、重发次数阈值和下游簇头,实现了异簇间源车辆路由选择;最后,通过车载自组网的通信终端选择与上级指挥所通信的最佳方式。ONE仿真的实验结果表明,CVCTM与无线自组网按需平面距离向量路由协议（AODV）相比,消息投递率增加了近5%,网络开销减少了近10%,簇结构重组次数减少了近25%;与基于传统分簇路由（CBRP）算法和动态源路由（DSR）协议相比,消息投递率增加了近10%,网络开销减少了近25%,簇结构重组次数减少了近40%。CVCTM能够有效减少网络开销和簇结构重组次数,同时增加消息投递率。     

车联网建模和统计性质分析及其路由策略综述

利用复杂网络理论和方法对通信网络进行建模、分析网络演化过程中的统计性质,进而指导路由策略优化,已经成为热点领域。分析了车联网建模、车联网统计性质分析、车联网路由策略优化,以及车联网路由协议设计等方面的研究现状,并提出从三个方面进行改进,分别是:采用有向加权图来描述车联网的拓扑结构;从车联网与移动自组织网络的统计性质差异入手,寻找影响车联网传输能力的关键统计性质;利用复杂网络,研究基于多输入多输出技术的多径路由(即同时利用多个信道、多条路径传输)优化策略。     

车载自组织网络环境下基于软件定义网络的数据协作调度算法

针对车载自组织网络（VANET）中路侧单元（RSU）应答车辆请求效率低下的问题,提出基于软件定义网络（SDN）的数据调度算法SDDS。首先,依据车辆状态信息生成策略冲突图,并求解其最大权重独立集,实现单个周期内被应答请求数目最大化;其次,通过分析数据在车辆节点中的冗余度对系统服务能力的影响确定最优参数,设计了一种基于地理位置的协助车辆挑选机制;最后,分析跨区切换车辆的特点和影响多RSU协作的因素,提出一种基于冲突避免的多RSU协作机制;此外,提出了新的评价指标——服务效能来评价系统的整体服务质量。仿真实验中,相比请求数目优先算法（MRF）和协作数据分发算法（CDD）,SDDS的服务效能最高增幅达到15%和20%。仿真结果表明,SDDS能显著提高调度系统的服务效率和质量。     

基于路径探索的车载自组网贪婪路由算法

为了提高城市中车辆间信息的传输效率，实现车辆间的信息共享，针对目前车载自组网（VANET）中基于地理位置转发的多跳单播路由算法没有考虑城市场景的特殊性，不能很好地适应城市中车辆的高度动态性，使车辆之间的数据包可能在错误的路径上传播，造成丢包率较高、时延较长的问题，提出了一种新的基于路径探索的贪婪路由算法。首先，以数据包传输时延为标准，运用人工蜂群算法对数字地图规划出的多条路由路径进行探索。其次，优化数据包在车辆之间的多跳转发方式。仿真结果表明，与贪婪周边无状态路由（GPSR）协议和最大持续时间最小角的GPSR（MM-GPSR）改进算法比较，在最好情况下，所提算法的数据包到达率分别提高了13.81%和9.64%，而该算法的数据包平均端到端时延分别降低了61.91%和27.28%。