基于跨层竞争的同步MAC协议研究

在无线传感器网络(WSNs)中,基于跨层竞争的同步媒体接入控制(MAC)在一周期内可安排多个数据包的多跳传输,传统的协议在同一个数据窗口传输请求数据包和确认数据包,降低了数据窗口的多跳流量的建立,也降低了在多跳场景中的数据包传输率和传输时延性能.本文提出了基于新的基于跨层竞争的同步MAC(CLC-MAC)协议,CLC-MAC协议引用新的周期结构,且其包含两个独立窗口,并由该窗口分别传输数据请求包和确认包,即请求包在数据窗口传输,而确认包在休眠窗口传输.实验数据表明:与先锋路由帧MAC(PRMAC)协议相比,CLC-MAC协议的端到端传输时延和数据包传输率的性能均得到了提高.     

基于跨层设计的无线传感器网络MAC协议

针对占空比MAC协议存在端到端传输延迟问题,提出一种新的占空比MAC协议——PRMAC。PRMAC通过跨层路由信息帧的提前传送可以调度数据包在一个周期内多跳传输,从而降低网络延迟,提高能量有效性。NS-2仿真结果表明,PRMAC在没有牺牲能量有效性的情况下,改进了传统占空比协议的端到端传输延迟,并能提高网络吞吐量。     

UWSNs中基于深度的抑制空洞路由优化算法

针对传统的水下无线传感器网络(UWSNs)的位置路由存在路由空洞问题,提出了基于深度的抑制空洞路由(DSVR)的UWSNs路由协议.DSVR协议通过融合跳数、物理距离和邻居数多个指标决策路由.为了提高通信可靠和缓解路由空洞,DSVR协议选择具有最小跳数路径、最少邻居数的节点作为下一跳转发节点.同时,DSVR协议利用定时器抑制冗余数据包.仿真结果表明:提出的DSVR协议能有效地提高数据包传递率,并降低端到端传输时延以及能耗.     

基于蚁群优化的AdHoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议

本文提出了基于蚁群优化(ACO)算法的Ad Hoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议(ABEAR)。协议按需发送人工蚂蚁进行路由发现,综合节点残留的信息素浓度、下一跳节点剩余能量、节点周围链路质量和拥塞情况选择下一跳节点来转发数据包,尽量避开信道使用频率较高的路径,减少了因信道冲突、数据包丢失和数据包重传所造成的能量损失,还缩短了网络传输时延,提高了网络吞吐量。协议还采用跨层机制根据MAC层通信活动情况,在保证网络连通性的前提下使部分空闲节点转入睡眠状态来节省能量消耗。仿真表明,与AODV协议相比,ABEAR协议在网络生存时间、数据包交付率和端到端平均时延方面均有较大改善。     

多个无线传感器网络中节能MAC协议设计

在无线传感器网络中,媒体访问控制(MAC)层协议影响着整个网络的性能。根据无线传感器网络对节点能耗和时延的要求,本文提出了一种基于跨层设计的节能MAC协议。利用物理层、MAC层和路由层之间的信息交互,在保证可靠通信的基础上,实现在一个监听/睡眠周期内数据多跳传输,缩短数据传输时延,并且有效控制网络数据传输的冗余度,降低冗余节点能量消耗。性能分析和仿真结果表明,节能MAC协议能够有效地降低网络时延并且减少节点能耗。     

基于水压的水下传感网络的选播路由协议

在水下传感网络中,由于传感节点的移动以及节点带宽和能量受限,设计从移动节点至声纳浮标的有效选播路由协议存在挑战.为此,提出一种基于水压的水下传感网络的选播路由HPAR(Hydraulic-Pressure-based Anycast Routing)协议.HPAR协议通过水压决策路由,并依据数据包权重,择优选择下一跳转发节点.当传感节点需要传输数据包时,HPAR协议就利用数据包优先权值ADV(ADVancement)构建候选转发集,再利用归一化的权值NADV(Normalized ADVance)评估候选转发集内节点成为下一跳节点的"适度性",然后,将候选转发集划分不同的簇,使得簇内的节点均在彼此的通信范围内,再计算每个簇的期望权值EPA(Expected Packet Advanced),具有最大EPA的簇成为下一跳转发簇,最后,再利用定时器抑制冗余数据包数,并优化定时参数.仿真结果表明,提出的HPAR协议有效地提高数据包传输率、降低冗余数据包数.     

命名数据网络中的一种冗余控制策略

命名数据网络(Named Data Networking, NDN)作为一种新型网络架构,内在地支持多路径转发和网内缓存,使得网络中存在大量冗余数据,会大大增加拥塞可能性。为解决上述问题,以减少兴趣包和数据包的转发数量为出发点,提出了基于扩展链路状态通告(Extended Link State Advertisements, ELSA)的冗余控制算法(ELSA-based Redundant Control, ELSA-RC)。该算法一方面在路由节点新添一个跳数数据库(hopDB)来保存兴趣包的最新跳数,并通过发送ELSA以增强邻居节点的hopDB更新,从而降低兴趣包转发深度;另一方面,基于待定请求表的接口信息和收到的ELSA消息来阻止重复数据包的返回。基于ndnSIM的仿真结果表明：相较传统NDN,采用ELSA-RC后兴趣包和数据包的传输数量分别减少了约15%和26%,平均时延减少了约14%。因此,使用ELSA-RC能显著减少兴趣包和数据包在网络中的无效扩散和重复传输,同时还能降低网络时延,使NDN网络性能得到提高。     

无线传感器网络RMAC协议的研究与改进

针对RMAC(Routing-enhanced Medium Access Control)协议丢包处理机制的缺陷,采用重传机制,提出了一种高效多跳传输的MAC协议(Efficiency-RMAC,E-RMAC)。根据在规定时间T内的接收值判断是否传输失败,当控制帧传输失败则采用单次重传机制,并引入睡眠模式,由此减小了网络能量消耗;当数据包传输失败时采用的是多次重传机制,由此保证了数据包实时可靠的单周期多跳传输,提高了信道利用率。仿真结果表明,在传输时延和网络吞吐量上E-RMAC均优于RMAC,实现了协议的高效性,延长了网络生命周期。     

DTN网络中PRoPHET路由协议的改进

对DTN网络中PRoPHET路由协议进行了改进,在采用基于效用值来选择DTN路由下一跳的同时,充分利用了临时簇内的端到端的连接.另外,当网络中发生了DTN拥塞时,把拥塞节点上紧急程度低的信息转移到临时簇的周围其它节点,然后传输紧急程度高的信息到拥塞节点.仿真结果表明,与DTN网络中路由协议PRoPHET相比,改进后的路由方法提高了数据包的成功发送率,降低了平均发送延时.     

基于跨层设计的CLRM-HWMP路由协议研究

在研究HWMP路由协议的基础上引入跨层设计方法,综合考虑数据链路层的数据帧传输成功率DFTE(Data Frame Transmission Efficiency)、网络层的可用带宽和节点跳数作为跨层路由度量值CLRM(Cross-Layer Routing Metric),提出一种综合路由判据的跨层路由协议CLRM-HWMP路由协议.该协议有效解决单一的路由量度判据在提高无线Mesh网络性能方面的局限问题.通过NS-3仿真工具对无线Mesh网络中的HWMP路由协议和提出的CLRM-HWMP跨层路由协议进行分析对比,实验结果表明:提出的CLRM-HWMP路由协议有效降低了节点间端到端时延、提高了数据包投递成功率和网络吞吐量.     

基于TEEN协议和BP神经网络的WSN数据融合模型

针对无线传感网感知数据中含有大量无效或冗余数据的现象,本文提出了一种基于TEEN协议和BP(Back Propagation, BP)神经网络的数据融合模型。该模型利用三层BP神经网络描述簇结构,通过TEEN阈值过滤非必要信息,在簇结构信息传输过程中运用神经网络功能函数处理大量感知数据,从中提取感知数据的特征值并转发至汇聚节点。实验仿真表明,该模型无论在数据通信量、使用寿命及网络消耗上都优于TEEN协议,在降低网络通信量和网络能耗的同时提升了网络的使用寿命,大大提升了数据采集的效率和性能。     

基于多态蚁群算法的WSN能耗均衡路由协议

针对无线传感器网络(WSN)的能耗均衡问题,提出一种基于多态蚁群算法的路由协议,采用周期传输和数据融合的方式,将无线传感器节点的剩余能量信息融合到信息素的形成中。仿真实验表明,与Leach协议相比,采用该协议有82%的节点生命周期更长,在相同时间内网络可多传输48%的数据包。在实验室使用31个节点部署无线传感器网络,将路由协议应用于网络。实验结果验证了该协议的有效性。     

基于智能算法的层次型多链WSN路由协议

路由协议设计是无线传感器网络的一个重要领域,可靠性、低开销、易于维护是无线传感器网络路由协议的设计目标。本文基于层次型拓扑控制思想,并在成链算法PEGASIS基础上引入智能成链策略,提出新的路由协议——HMCRP（Hierarchical Multi-Chain Routing Protocol）。HMCRP基于虚拟网格方式将网络划分为两层自治区域,简化拓扑复杂度;区域内节点按照蚁群算法成链,保证形成全局最优或较优的传输路径;提出链头选取公式,综合考虑节点性能、区域链的数据传输代价。通过matlab与omnet++相结合的仿真实验,与PEGASIS协议及其改进协议相比较,验证了HMCRP在延长网络生命周期、降低数据传输平均能耗以及提高数据接收率等方面的优势。     

基于FAST协议的数据融合技术在电能质量监测系统中的应用

FAST(FIX adapted for streaming)协议利用结构模型描述与数据内容分离的方法,根据设定的消息数据模板对数据内容进行字节编码以及二进制序列化压缩,有效地提高了海量数据传输的实时性和可靠性.探讨了FAST协议在电能质量监测系统数据压缩传输方面的应用可行性,进一步扩大了FAST协议在智能电网等工业控制系统中的应用.     

基于多态蚁群算法的WSN能耗均衡路由协议

针对无线传感器网络（WSN）的能耗均衡问题,提出一种基于多态蚁群算法的路由协议,采用周期传输和数据融合的方式,将无线传感器节点的剩余能量信息融合到信息素的形成中。仿真实验表明,与Leach协议相比,采用该协议有82％的节点生命周期更长,在相同时间内网络可多传输48％的数据包。在实验室使用31个节点部署无线传感器网络,将路由协议应用于网络。实验结果验证了该协议的有效性。     

基于预约和反馈的无线传感器网络MAC协议研究

针对无线传感器网络中对通信实时性要求较高的应用环境,引入信道预约机制和反馈机制到S-MAC协议,提出了一种低时延的RF-MAC协议。该协议在有数据需要发送时先预约信道,各节点根据预约时间表进行数据传输。采用在数据传输过程中向源节点发送反馈信息的方法,实现后续数据的提前发送。通过仿真实验表明:RF-MAC协议有效地降低了数据传输的时延,同时改善了丢包率和网络吞吐量。     

基于改进ACO的WSN感知数据传输策略研究

无线传感器网络(WSN)能够利用传感器节点快速准确地获取物理世界的信息从而作为物联网的感知层在监控领域得到了广泛的应用,而能量利用率是能量受限无线传感器网络的一个关键属性,直接影响网络的生命周期.经典的分层路由LEACH(及其变种)算法是无线传感器网络中最常见的节能路由协议.该文提出了一种改进的LEACH算法,由sin...     

基于可信计算的物联网物品信息传输协议

针对传统物联网物品信息传输过程中存在的不足,提出可信匿名的物联网信息传输协议。将物品信息服务器按响应路径的节点顺序从后至前用相邻节点的会话密钥对物品详细信息层层加密,加密后的数据每经过路径中的一个可信节点被解密一次,直到本地ONS服务器数据被完全解密,且响应路径的中间节点可根据相关信息判断接收的路由信息是否被篡改。分析结果表明,该协议具有安全性、匿名性、可信性和抗攻击性。