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。     

基于负载预测的车联网信道拥塞控制策略

在车联网中,过高的车辆密度会造成信道拥塞,信道拥塞的发生会严重影响协同车辆安全系统的性能。针对此问题,设计实现了一种基于车联网信道负载预测的拥塞控制策略(Congestion Control Strategy based on Channel Load Prediction, C2SLP)。该策略分为3个模块,首先使用载波侦听多址访问协议中的检测功能获取信道闲忙状态进行负载评估,然后将所得结果代入自回归移动平均模型(Auto Regressive Integrated Moving Average,ARIMA)对下一时刻的信道负载值进行预测,最后将所得负载预测值与预设的标准值进行比较,根据对比结果使用功率控制算法调整传输功率,实现提前避免信道拥塞。仿真实验结果表明,C2SLP将信道占有率稳定在0.6左右,传输时延稳定在30 ms左右,明显优于UBRCC算法,C2SLP在控制信道拥塞的同时有效减少传输时延,确保数据包可靠发送,满足车辆安全应用需求。     

基于网络效用最大化的车联网功率控制算法

针对车联网（IoV）中车流密度增加到一定程度时,即使无线信道中只有信标消息,信道拥塞也会发生的问题,提出一种分布式加权公平功率控制（D-WFPC）算法。首先,考虑车联网的实际信道特性,采用Nakagami-m衰落信道模型建立随机信道模型;然后,考虑车联网中节点的移动性,基于网络效用最大化（NUM）模型建立功率控制优化问题,控制本地信道负载在阈值之下,从而避免拥塞;最后,通过对偶分解和迭代法解决该问题,设计分布式算法,每辆车根据周围环境的邻居车辆的信标消息,动态调整发射功率。仿真实验中,与固定发射功率方案相比,随着车流密度增大,D-WFPC算法能有效降低时延和丢包率,最高降幅分别达到24%和44%;与公平分布式发射功率拥塞控制（FCCP）算法相比,D-WFPC算法全程性能占优,时延和丢包率的最高降幅分别达到10%和4%。仿真结果表明,D-WFPC算法能快速收敛,保证车联网中消息的低时延、高可靠传输。     

基于PROPHET路由算法的缓冲区管理

DTN网络一般采用基于消息复制的随机路由策略,由于网络中存在大量的消息副本,因此会导致中间节点缓冲区占用大,出现拥塞。为此,从冗余控制角度出发,基于PROPHET路由算法,设计用于缓冲区管理的3种机制,包括消息副本数量的控制、数据包生存期的动态设置以及已成功传输数据包的主动删除。通过限制消息副本数和删除多余消息,降低网络中消息副本总量,从而减轻节点负载。实验结果表明,在网络资源有限的情况下,上述3种机制能提高消息的成功传输率,降低网络开销。     

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。     

多信道无线Mesh网络的路由协议

针对单径路由协议不能充分利用多信道无线Mesh网络的信道资源的问题,提出了一种基于拥塞控制的并行多径路由协议PMRP。该协议将一个数据流分配到多条路径同时传输,当所有路径都发生中断时,才重新寻找路由;并采取相应的拥塞感知技术,避免拥塞节点再转发新的数据流。仿真结果证明：与无线自组网按需平面距离矢量路由协议（AODV）协议相比,PMRP在网络负载较大时,能有效地减小端到端延迟,提高数据包的成功投递率,增加网络的整体吞吐量。     

高负载场景下基于负载均衡的LLN路由协议

针对低功耗有损网络（Low-power and Lossy Network,LLN）中由于无线链路的有损特性导致在高负载场景下无法较好地实现负载均衡的问题,提出一种高负载场景下基于负载均衡的LLN路由协议（HSLB-RPL）。在该协议中,为了避免期望传输次数较大的备选父节点被选作为最优父节点,综合考虑当前节点和其备选父节点的期望传输次数;当检测到节点负载较重时,为了降低其被邻居节点选作为最优父节点的概率,对其DIO控制消息的发送时间间隔进行调整;当节点发生网络拥塞时,设计一种网络拥塞通告消息（NCN）,及时地对当前网络拥塞状态进行通告。仿真结果表明,相对于已有协议,HSLB-RPL协议能够有效地实现负载均衡,其中网络平均寿命延长了23.57%,根节点平均吞吐量提高了14.52%,归一化控制开销较低了12.87%。     

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。     

基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法

为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。     

一种基于接收节点控制的无线传感器网络媒体访问控制协议

为了提高无线传感器网络数据包传输效率,提出一种基于时间同步、接收节点控制的无线传感器网络媒体访问控制协议。该协议在保持节点低功耗工作的前提下,使父节点在一个操作周期内,通过多次邀请机制和迸发传输机制,能够与多子节点进行数据包的多次传输。该多次邀请机制,使父节点具备了在单个操作周期内,从多个子节点接收数据包的能力,本质上减少了子节点之间的竞争、提高了信道利用率,增强了父节点对数据包传输的控制力。迸发传输机制,使得父节点可以在一次通讯中连续接收多个数据包,进一步提高了信道的利用率。仿真结果表明:当网络载荷强度增大时,该协议使网络中的节点能够充分利用信道,显著提高了网络中数据包的传输效率,随着网络载荷增加,使网络吞吐量增大近50%。     

车联网环境下基于模糊逻辑的交通拥堵检测方法

针对现有的道路交通拥堵检测方法的不足,提出了一种基于V2V的道路交通拥堵检测方法。首先基于V2V的方式实时获取邻居车辆状态信息,建立车辆邻居表;其次依据车辆行驶速度、车流密度、交通拥堵评级体系构建模糊控制器,完成本地交通拥堵水平的估计;然后通过车车通信进行邻居车辆交通拥堵状况的查询,并根据大子样假设检验验证本地交通拥堵水平值,完成所在区域交通拥堵水平的检测;最后基于Veins平台搭建仿真测试场景,仿真对比了拥堵检测结果的准确率,同时测试车辆节点的退避时槽数量和接收广播数据包的数量。实验结果表明, 提出的道路交通拥堵检测方法实现的拥堵检测准确率分别比线圈法和CoTEC法提高了5.5%和7.5%;提出的道路交通拥堵检测方法实现的车车通信网络拥塞比CoTEC法降低了90.8%,并且在未发生交通拥堵时通信节点的通信负载显著降低。     

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.     

基于MAC层信息的OLSR改进方案

针对移动Ad Hoc网络通信节点共享通信介质且易受网络负荷影响的特点，提出了一种基于MAC层信息的OLSR协议改进方案。该方案通过对HELLO消息、TC消息的修改来获取并传输MAC层的拥塞信息，对路径选择算法进行改进以评估节点的网络负荷，选择出一条网络负荷和冲突较轻的路由，从而减少数据在MAC层和物理层的丢包。方案改进了TC消息源头节点的发送方式，采用源节点二次发送机制以降低对路由性能有重要影响的信令信息丢失的概率，稳定路由协议的性能，减少数据在网络层的丢包。仿真实验表明改进后的方案在网络负荷较重时，在不同的移动速率下均能提高数据传输的成功率，增强网络承受负荷的能力，提高其路由传输的性能。     

加权网络的交通动力学研究

提出一种综合考虑网络边权和节点空闲度的路由策略,该路由搜索策略具有一可调参数 ,应用该策略对BBV加权网络上的数据传输进行研究。通过大量的数值仿真发现,当 时,网络具有最大的通信能力、较小的平均传输时间和最小的网络负载。与基于局域边权信息的路由策略相比,该策略可以提高网络通信能力,在拥塞状态下减小网络负载。对于加权网络的拥塞控制具有一定指导意义。     

异构网络中基于MPTCP的协作拥塞控制方案

提出了一种基于MPTCP的协作拥塞控制方案。在拥塞避免阶段,该方案首次以马尔科夫链模型为基础,对异构网络中各条路径上未被确认的数据包个数进行预测,进而计算出各条路径所能承载的最大数据量。若网络拥塞窗口值大于各条路径所能承载的最大数据量中最小值的2倍,则启动协作拥塞控制机制。在协作拥塞控制机制下,根据AIMD算法的加性增加准则调整拥塞窗口,若网络拥塞窗口值大于各条路径所能承载数据量之和,则结束协作拥塞控制机制,执行传统的TCP慢启动算法。为了提高慢启动阶段的带宽利用率,对TCPW(TCP Westwood)带宽估计算法进行改进,使路径可用带宽的估计更准确,从而提高慢启动阈值设置的合理性。仿真结果表明,在保证异构网络负载均衡及单条TCP流公平性的前提下,该方案能够增加成功传输数据包的数量。     

基于部分可观测马尔可夫决策过程的水声传感器网络介质访问控制协议

针对水声传感器网络低带宽、高延迟特性造成的空时不确定性以及网络状态不能充分观察的问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)的水声传感器网络介质访问控制协议.该协议首先将每个传感器节点的链路质量和剩余能量划分为多个离散等级来表达节点的状态信息.此后,接收节点通过信道状态观测和接入动作的历史信息对信道的占用概率进行预测,从而得出发送节点的信道最优调度策略;发送节点按照该策略中的调度序列在各自所分配的时隙内依次与接收节点进行通信,传输数据包.通信完成后,相关节点根据网络转移概率的统计量估计下一个时隙的状态.仿真实验表明,与传统的水声传感器网络介质访问控制协议相比,基于POMDP的介质访问控制协议可以提高数据包传输成功率和网络吞吐量,并且降低网络的能量消耗.     

无线传感器网络节点流量的带宽分配策略

本文分析了WSN中几种MAC协议和数据流的特点,提出了一种基于节点流量的带宽分配策略。该策略将较忙的节点设为高优先级,而将空闲节点设为低优先级,优先调度高优先级节点的分组。应用OPNET进行了网络仿真。仿真结果表明,WSN在一定网络负荷下丢包数更低,能有效缓解某些节点的拥塞,更有利于节能。     

ODMRP数据开销的概率算法

提出了Ad Hoc网络中基于概率转发的组播协议P_ODMRP。在该协议中，转发节点根据相邻转发节点的密度确定转发概率，并按此概率转发数据报文，从而减少冗余数据报文，降低网络冲突的可能性。仿真结果表明，P_ODMRP协议在保持原ODMRP协议的高数据报文投递率的同时，降低了无效数据的传递开销和数据报文平均端到端传递时延，提高了数据传递的效率。