WiNoC中基于Edge-first算法的流量平衡设计

在无线片上网络中,无线节点拥塞以及不同子网和全局网络内的流量平衡情况对整个片上网络的通信效率有着重要的影响,为此提出了基于Edge-first算法的全局流量平衡机制(GTB)。首先优化了划分有线无线数据包的机制,减少了无线节点处的拥塞;其次根据无线路由器(WR)的拥塞情况,提出Edge-first路由算法平衡子网内的流量;最后在全局网络中提出了全局子网拥塞感知(GSCA)判断机制,使得长距离数据包优先从低拥塞子网通过,平衡了全局网络的流量。实验表明,该方案在可接受的硬件开销、功耗开销下,保证较低的网络延迟和较高的网络吞吐率,并且大幅的提升了网络的流量平衡性能。     

WiNoC中协同拥塞控制的高性能路由器设计

无线路由器作为无线片上网络中无线通信的关键部件,若出现拥塞将会严重影响网络性能。基于此,提出一种协同拥塞控制的路由器(C~3WR)设计方案。该设计针对无线接口接收端缓冲区拥塞,首先通过无线输入端口与本地其他输入端口缓冲区级联的方式,为拥塞的数据提供多路径传输,其次提出WCC算法分流数据包缓解无线接收端拥塞。针对无线接口发送端缓冲区拥塞,采用动态路由策略,降低对拥塞无线路由器的流量注入率。实验结果表明,相较于对比对象,C~3WR路由器吞吐率最多增加33.80%,网络延时最多降低33.17%,面积功耗开销可接受。该方案以协同拥塞控制的方式均衡网络流量分布,保证了系统的性能又充分利用了可用资源。     

WiNoC中拥塞避免的低功耗路由器设计

无线片上网络中无线路由器承担着大量的数据通信任务,容易产生拥塞,影响网络性能。基于此,设计了一种拥塞避免的低功耗路由器。首先,在无线接收缓冲区与路由器的输入缓冲区之间添加数据包分流模块,将无线接收端的大量数据包,存储到空闲端口输入缓冲区;其次,添加全局仲裁模块,授权无线发送端口拥塞度较高的无线路由器,优先使用无线信道;最后,对无通信任务的无线收发器组件进行功率门控。实验结果表明,该方案使得网络的吞吐率最多增加了25%,网络延时最多降低40%,功耗最多降低33.87%,面积开销稍有增加。该设计有针对性地解决了高负载引起的无线收发端拥塞问题,提升了网络整体性能。     

基于拥塞感知的ASON路由算法

针对网络中瞬间涌现的大量并发数据流导致网络拥塞的问题,提出了一种改进的拥塞感知路由算法。该算法可实时根据节点和邻居节点到目的节点的路径长度及拥塞状况选择路径,以自动交换光网络(Automatically Switched Optical Network, ASON)网数据包拥塞指标为链路代价值,根据网络实际的信息包传输状况,对各节点链路进行加权计算。该算法能够动态感知网络拥塞状态,是一种可自适应调节的路由算法。仿真实验表明,相比传统最短路径路由算法,所提算法能够有效提高ASON网动态选路的合理性及传输网数据的传输效率,优化网络资源利用率。     

基于短距无线的低压用户停电事件突发上报拥塞规避机制研究

低压用户侧停电事件的精准分析依赖于表计设备停电上报的实时性与可靠性。文章介绍了一种适用于多用户停电事件突发上报的自组网微功率无线拥塞规避机制。该机制运行于自组网子网代理协调器媒介访问控制协议之上,在电能表停电事件报文上传初期设置等待期,充分接收电能表及其他子网内设备停电事件报文,并在等待期后通过比特映射方式将接收的停电事件统一上报给集中器;该机制的等待期参数设置能够充分适应突发报文所需的媒介竞争时间,从而降低了报文的丢包率和等待时延;通过仿真分析可知,提出的拥塞机制可以有效提高系统本地通信网数据传输的时效性和可靠性。     

无线传感器网络节点能量平衡优化方法

在无线传感器网络中,传感器节点中有限的能量供给限制了每个节点无线传输的距离。多跳传输通过将数据包转发给中继节点的方式可将数据包发送至远端接收器。在用于数据汇聚的无线传感器网络中,离数据汇聚站较近的无线传感器节点通常要转发比其他节点更多的数据包,从而消耗更多的能量。文章将整个网络的生命定义为直到第一个无线传感器节点能量耗尽从而失效的时间。提出一种基于无线传感器网络的能量平衡优化方案,该方案所采用的能量模型是基于对ChipconCC2420无线传感器射频收发器的测量数据推导得出的。根据这个方案,通过优化网络中数据流转发的分布来平衡节点的能量消耗。从而延长整个网络的使用生命。     

NoC中负载均衡的AVOQ路由器设计

针对片上网络中使用虚拟输出队列(VOQ)机制的路由器在网络拥塞时存在的头阻塞问题,提出负载均衡的AVOQ路由器架构。首先,输入缓冲区仍使用VOQ机制来处理头阻塞问题。其次,在路由计算模块自适应地选择输出端口,确保数据从较不拥塞的端口输出;在单个虚通道内自适应地读取数据包,确保下游不拥塞的流量能够在网络里流通。实验结果表明,相较于虚通道路由器和VOQ路由器,AVOQ路由器平均延时最多减少83.2%和57.1%,吞吐率最多增加72.7%和33.3%,功耗和面积开销可接受。该方案通过两个层级的自适应均衡全网的流量分布,缓解拥塞,进而降低头阻塞出现的可能性,并在头阻塞出现时消除其影响,提升网络性能。     

图论在无线传感网络路由协议中的应用研究

为降低无线传感网络节点能耗,延长网络生存时间,将图论最优选址问题用于分簇路由协议设计。依据节点剩余能量,结合图论的中心论算法进行簇头选举,以降低和平衡簇内能耗。依据下一跳簇头的能量消耗情况,使用Dijkstra算法设计最佳路由,确定最佳跳数,以降低数据传输的通信能耗,均衡全网能量。将此算法用于机场助航单灯监控系统,并与AL-CAME和ECOMP协议进行对比,仿真结果表明,此算法网络开销最小,节点剩余能量值远大于其他两种算法,网络能耗分布更为均衡,有效延长了网络的生命周期。     

无线传感器网络通信的拥塞控制策略

无线传感器网络(WSNs)中的拥塞会引起数据的重传以及重传失败进而导致较长的时延、较高的数据丢失率以及较多的能量消耗。针对无线传感器通信网络自身结构特点,提出了一种基于广义混合控制器的无线传感器网络拥塞避免控制模型。分析了考虑邻近节点的无线传感器网络拥塞避免控制方案,窗口变化率、队列数据长度变化率所具有的特征,以及带有时延线性系统的混合控制器。建立模型与一般基于广义混合控制器参数对应关系和通信网络络的闭环控制系统。最后对所提出的拥塞控制策略的无线传感器网络的性能进行测试以及具体算例进行分析。结果表明:该模型能够保证通信数据传输时在满足可靠性、实时性的前提下使得网络通信性能达到最佳。     

面向用电信息采集系统的无线传感器网络MAC协议研究

针对用电信息采集系统簇头采集器缓存占用率过高且易造成网络拥塞的问题,提出一种节点优先级自适应的PA-MAC (priority adaptive MAC)协议,根据缓存占用率动态调整节点优先级,增强缓存占用率高的节点的信道竞争力,增加节点的数据发送量,使得缓存占用率维持在较理想的水平;然后采用分布式算法,利用节点发送数据包的传输情况评估网络负载状态,结合缓存占用率及当前竞争窗口取值范围,调整竞争窗口的变化,降低数据包的碰撞概率.仿真结果表明,本算法有效缓解了采集器节点的缓存压力,提高了用电信息采集系统本地网络在归一化吞吐量、丢包率及有效传输数据量等方面的性能.     

基于负载感知和伪流言机制的高稳定性路由协议

通过建立无人机自组网可以有效满足无人机集群作战的组网通信需求,但相较于传统移动自组网,无人机自组网具有节点移动速度更快,网络拓扑高度动态变化的显著特征.针对链路频繁断开带来网络性能下降严重的问题,提出了一种基于负载感知和伪流言机制的高稳定性路由协议.网络拥塞和节点移动性是影响路径稳定性的两个主要因素.针对网络拥塞问题,提出了基于节点负载预测的伪流言受限洪泛机制,在发起路由请求过程中,通过动态调整节点转发概率,均衡了网络负载的同时降低了控制开销.针对无人机节点的高移动性特征,基于接收到分组信号功率强度,提出了链路稳定性的联合度量指标.仿真结果表明,与AODV协议及其他改进型协议相比,该协议有效减少了网络的控制开销,提高了分组投递率,降低了平均端到端时延,显著改善网络性能,增强了数据传输的实时性和可靠性.     

几种典型Ad hoc路由协议的仿真分析

路由算法是无线自组网的重要组成部分,路由的好坏直接影响网络的性能.文章以无线自组网在电力系统通信中的应用为出发点,研究了DSDV,DSR,AODV和OLSR四种典型的路由协议,采用定性比较和仿真实验的方法,分析了静止节点在不同规模和负载流量场景下,路由协议的分组投递率、时延、吞吐率以及路由控制开销的变化情况,并在此基础上,对4种协议的性能进行了比较和评估,为基于无线自组网的电力系统通信提供了路由选择参考.     

移动网络中拥塞控制

新一代移动通信网中的大量数据业务对拥塞控制提出新的要求,而传统的TCP中的基于丢包的窗口控制机制不适应无线网络环境中的丢包特性.针对这一问题,提出一种基于延迟的速率控制机制及其算法实现.     

A cross-layer design and ant-colony optimization based load-balancing routing protocol for ad-hoc networks

In order to periodically reassess the status of the alternate path route (APR) set and to improve the efficiency of alternate path construction existing in most current alternate path routing protocols, we present a cross-layer design and ant-colony optimization based load-balancing routing protocol for ad-hoc networks (CALRA) in this paper. In CALRA, the APR set maintained in nodes is aged and reassessed by the inherent mechanism of pheromone evaporation of ant-colony optimization algorithm, and load balance of network is achieved by ant-colony optimization combining with cross-layer synthetic optimization. The efficiency of APR set construction is improved by bidirectional and hop-by-hop routing update during routing discovery and routing maintenance process. Moreover, ants in CALRA deposit simulated pheromones as a function of multiple parameters corresponding to the information collected by each layer of each node visited, such as the distance from their source node, the congestion degree of the visited nodes, the current pheromones the nodes possess, the velocity of the nodes, and so on, and provide the information to the visiting nodes to update their pheromone tables by endowing the different parameters corresponding to different information and different weight values, which provides a new method to improve the congestion problem, the shortcut problem, the convergence rate and the heavy overheads commonly existed in existing ant-based routing protocols for ad-hoc networks. The performance of the algorithm is measured by the packet delivery rate, good-put ratio (routing overhead), and end-to-end delay. Simulation results show that CALRA performs well in decreasing the route overheads, balancing traffic load, as well as increasing the packet delivery rate, etc. Translated from Journal of ACTA Electronica Sinica, 2006, 34(7): 1199–1208 [译自: 电子学报]     

基于节点负载均衡的分布式光伏发电无线安全监控网络研究

为解决分布式光伏发电并网容易对电网产生扰动的问题,引入针对分布式光伏发电无线监控网络,延长网络生命周期,对传统的LEACH协议进行改进,提出LEACH-NEW协议。LEACH-NEW协议将整个无线监控网络划分为等面积的若干个环形区域,依据传感器节点剩余能量在各个子区域内以不同概率选取簇头,使距离基站越近的簇包含更多的簇头,避免热区簇头因转发任务而过早失效。同时采用多跳路径完成数据传输,避免基站远处的簇头因一跳通信而过早失效。NS2的仿真结果表明:LEACH-NEW协议有效地均衡了网络能耗,延长了网络生命周期,使无线监控网络可提供更为可靠的监控,运行更加稳定,网络能耗也更加均衡,且当基站距离监测区域越远,LEACH-NEW协议的优越性越显著。     

基于无线网络传感器的定位技术研究

针对基于信号强度的无线传感器网络定位精度易受环境影响的问题,通过搭建无线传感器网络进行的实验,研究了改进的定位算法.使用CC2430无线模块作为节点收发装置,基于ZigBee无线传感器网络协议,搭建无线传感器网络平台进行定位系统的开发和改进算法的测试.由于无线信号强度误差的复杂性,采取逐阶改进的方法,通过各阶段的实验进行误差分析并改进定位算法.在搭建的无线传感器网络平台上测试的结果表明,改进的定位算法达到预期的效果,定位精度明显提高,具有一定的应用价值.     

无线传感器网络中LEPS路由协议性能分析

LEPS是无线传感器网络中的多跳路由协议.它建立1个以汇聚节点为根节点的树型拓扑结构.节点向自己的父节点发送数据,并沿最短路径传送到汇聚节点.利用TinyOS的仿真软件TOSSIM对LEPS协议进行了研究,统计了控制包发送间隔取不同值时网络的路由建立时间、控制开销和数据包发送时延,分析了控制包的发送间隔对该协议性能的影...