一种负载均衡的RPL多路径数据传输机制

低功耗有损网络路由协议(RPL)由于负载不均衡导致节点能耗失衡。为此,提出一种RPL多路径数据传输机制。在网络拓扑构建过程中依据数据传输代价选出每个节点的最优多父节点集。结合无线链路质量、节点剩余能量、节点缓存占用率以及中继节点的子节点数量等度量,设计一种数据流量分配度量标准,基于该度量标准提出能够最大化均衡网络负载的流量分配策略,以获得最优数据传输方案。仿真结果表明,相对RPL、ELT-RPL机制,该机制能够最大化地实现负载与节点能耗均衡,延长网络生存时间并提高路由可靠性。     

一种高效低时延的RPL跨层优化机制

低功耗有损网络路由协议RPL中的路由度量存在一定局限性,从而导致网络拓扑不均衡以及数据传输路径非最优等问题。提出一种高效低时延的RPL跨层优化机制CL-ORPL。综合考虑网络深度、链路队列利用率以及期望传输次数等多种度量,以完善最优父节点选择机制。目的地通告对象确认消息（DAO-ACK）携带上一跳节点信息,通过跨层旁听DAO-ACK消息建立两跳横向路由。仿真结果表明,CL-ORPL机制的数据传输平均端到端时延、数据传输成功率以及网络生存时间等性能优于RPL和QU-RPL协议。     

基于模糊层次分析法的RPL路由优化协议

针对现有低功耗有损网络路由协议在拓扑构建及路由选择时没有综合全面考虑各方面的路由度量（Routing Metric）,或在考虑两个或三个路由度量时各个路由度量的权重分配多是基于专家经验,主观性太强的问题,本文提出一种新的基于模糊层次分析法的RPL（Routing Protocol for Low-power and Lossy Networks, RPL）路由协议—RPL-FAHP（RPL based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process, RPL-FAHP）。RPL-FAHP在选择偏好父节点（下一跳节点）时综合考虑各方面的路由度量,构建新的复合路由度量和目标函数,并采用模糊层次分析法确定复合路由度量中各个路由度量的权重系数,从而选出最优偏好父节点传输数据。理论分析和仿真结果表明：与现有的相关典型算法相比,RPL-FAHP在平均分组丢失率、平均端到端时延及网络寿命等方面具有整体上更优的性能。     

基于期望寿命的能量均衡RPL研究

目前基于能量均衡的低功耗有损网络路由协议RPL (Routing Protocol for Low power and lossy networks)在网络拓扑构建的过程中由于未考虑备选父节点上一跳节点的期望寿命,从而导致所构建的网络不能较好地实现能量均衡的问题。对此提出一种基于期望寿命的能量均衡RPL(Expected Life Time-based Energy Balance RPL, ELT-EB-RPL)。构造一种复合路由判据,包括传输跳数、期望传输次数和节点期望寿命,同时,节点在选择最优父节点时需综合考虑其备选父节点及备选父节点上一跳节点的期望寿命。在不增加额外控制开销的前提下,提出一种"节点间期望寿命信息通告"策略,以便节点作出正确的路由选择。通过仿真实验对该方案的性能进行了对比分析。结果表明,在不同发包速率下该方案能够有效实现能量均衡和延长网络寿命。     

能量均衡的低功耗有损网络路由协议

针对目前低功耗有损网络路由协议（RPL）中存在节点能耗不均衡、网络生存时间短以及网络后期父节点状态信息更新不及时的问题,提出一种带有电量估算策略的能量均衡RPL（EB-RPL）。首先,构造了一种复合期望传输次数和节点剩余能量的路由度量,通过机制设计使节点在不同时期能自适应地调整网络拓扑;然后,设计了一种基于能量消耗速率的父节点电量估算策略,在不增加额外控制包开销的同时,子节点可以计算父节点电量,作出正确的路由决策;最后,通过实验对比分析了EB-RPL的性能。仿真结果显示,与RPL相比,EB-RPL显著降低了同级节点间功率标准差,并且在不同发包频率和网络规模中,分别平均延长了29.4%和39.4%的平均网络生存时间。EB-RPL能够有效实现能量均衡、显著延长网络生存时间。     

基于三角模算子的RPL协议路由优化算法

针对当前低功耗有损网络拓扑构建及路径选择的参考度量单一,能量均衡性差的问题,提出了一种基于三角模算子的RPL协议路由优化算法。本文阐述了低功耗有损网络路由协议的网络拓扑构建机理和路由过程,基于三角模融合算法,重新定义了网络节点的能量指标和逻辑距离隶属度并进行了融合,更为合理地进行父节点选定,实现数据采集传输业务可靠性和有效性的进一步提升,最后通过实验仿真验证了改进后的路由协议性能。     

基于粒子群优化算法的RPL负载均衡研究

针对现有IPv6路由协议在建立网络拓扑过程中未考虑负载均衡,易导致低功耗有损网络出现部分节点能量过早耗尽、链路发生堵塞等问题,提出了一种基于父节点拥塞程度及其能量损耗的粒子群优化RPL路由协议(PSO-RPL)。通过将各子节点周围所有节点中Rank值最低的节点作为父节点集,并根据父节点集中所有节点的负载因子和剩余能量构造适应度函数的基础上,PSO-RPL借助粒子群优化算法获得了各子节点的最优父节点,从而实现了所有父节点的负载均衡。仿真结果表明提出的PSO-RPL协议实现了网络负载的有效均衡,延长了整个网络的生命周期,降低了整个网络的能量消耗。     

基于普通节点负载均衡的RPL路由协议

传统的RPL路由协议并未涉及到节点负载均衡的问题,容易造成网络局部负载过重导致部分节点死亡。阐述了RPL路由协议的拓扑构建、路由过程及一些现有的目标函数,定义了邻居距离和剩余能量级别两个参考指标,通过划分能量级别和改变通信半径两重负载均衡方法,提出了一种基于普通节点负载均衡的RPL路由协议——OLB-RPL。通过实验仿真验证结果证明改进后的协议可以实现网络中普通节点的负载均衡,并且在减少节点能量消耗的同时延长了整个网络的生存时间。     

基于置信区域设置的低功耗有损网络路由

现有多数低功耗有损网络路由(RPL)协议没有考虑真实环境中移动节点的定位误差。为此,提出基于移动节点置信区域的低功耗有损路由协议,记为KPRPL。KPRPL协议考虑了静态和移动两类节点,并正视真实环境下的定位误差。在静态节点间路由,KPRPL协议考虑传统的期望传输次数(ETX)为路由度量;而针对有移动节点参与的路由,采用新的RPL度量。每个移动节点依据信道条件产生置信区域,利用Kalman滤波修正移动节点位置。再依据经Kalman滤波后的修正位置和方差,移动节点重新构建置信区域,并形成候选锚节点集。最终,移动节点利用端到端ETX估计值,选择最优的路径。仿真结果表明,与传统的RPL协议相比,KPRPL协议提高了在恶劣环境下的可靠性和鲁棒性。     

基于剩余级别负载均衡的RPL路由协议

低功耗有损网络LLNs(Low-Power and Lossy Networks)中,RPL路由协议可以减少能耗和延长网络生命周期,但是负载的不均衡严重影响了RPL路由协议的性能.据此,提出了一种优化的RPL路由协议—WLB-RPL.该协议以节点剩余能量以及节点平均邻居距离为权重计算剩余级别,并通过动态调整通信半径完成路由构建,以均衡能量.仿真结果表明,改进后的路由协议可以对之前的负载均衡进行更好的优化,达到了理想的效果.     

基于簇父集协作通信的低功耗有损网络路由算法优化

针对当前低功耗有损网络（LLN）中基于簇父集协作通信的路由算法（CRPL）没有考虑节点剩余能量,存在不能有效地均衡节点能耗和最大化延长网络寿命的问题,提出一种高效的基于簇父集协作通信的低功耗有损网络路由（RPL）算法（HE-CRPL）。所提算法采取了三个优化思路：一是同时考虑节点间无线链路质量和节点剩余能量进行簇父节点的选择;二是在簇父节点优先级判定和最优簇父集的选择过程中把节点间的无线链路质量和簇父节点的期望寿命（ELT）相结合;三是在网络拓扑初始化的过程中通过利用目的地通告对象（DAO）消息携带簇父节点优先级列表告知最优簇父集中簇父节点的优先级顺序。仿真结果表明,与CRPL算法相比,HE-CRPL算法在延长网络生存时间、提高数据包投递成功率和减少数据包重传次数等方面的性能得到了提升,其中网络生存时间提高了18.7%,数据包重传次数降低了15.9%。     

改进的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络(WSNs)节点部署的分散性以及节点本身的资源有限性要求WSNs路由算法必须满足低成本、低功耗的设计原则。对包括Cluster-Tree,AODV,LEACH和RPL在内的多种WSNs路由算法进行了对比分析,并以节点间的传输距离和节点剩余能量为度量单位,采用能量均衡策略对RPL算法进行了改进。在Cooja仿真环境下,构建不同节点数的网络,进行了仿真测试,验证了提出的路由算法能够延长网络的生命周期。     

低功耗有损网络安全路由协议研究综述

随着物联网不断飞速发展，低功耗有损网络（LLN）的研究与应用成为一种发展趋势。首先，介绍了6LoWPAN与低功耗有损网络路由协议（RPL）的基本原理和结构；其次，总结了LLN中RPL所面对的主要安全威胁以及应对方法，根据协议所采用的不同策略进行归纳、分类和比较；然后，对国内外已有安全RPL研究情况进行了介绍和分析，同时对现有安全威胁和解决方案进行了总结；最后，提出了在大规模、移动性、自组织、低功耗的RPL中需要进一步研究的安全问题和发展趋势。     

移动场景下的节点高效寻路RPL路由算法优化

在低功耗有损网络(low power and lossy networks)中,现有的移动性支持路由算法存在控制消息冗余,应用场景不具有普适应,网络丢包率和移动节点能耗较高等问题.针对这些问题,提出一种移动场景下的节点高效寻路RPL路由算法(efficient pathfinding RPL routing algorithm for nodes in mobile scenarios,MSE-RPL).该算法提出的优化思路如下:首先,精简了移动节点的控制消息,并采用自适应黑名单机制建立备选父节点集,从而降低了移动节点的能耗;其次,基于移动节点的移动速度和方向,从备选父节点集中选择移出通信范围预估时间最短的节点作为最优父节点,不但适用于随机移动场景,还降低了平均端到端时延;最后,在链路中断前,利用DIS计时器及时通告DIS消息以快速重构拓扑,降低了丢包率.仿真结果表明,MSE-RPL算法在平均端到端时延、移动节点能耗、丢包率等性能指标方面均有明显改善.     

无线传感网络中的RPL路由协议研究

现有的低功耗有损网络路由协议RPL以跳数为唯一的路径选择度量,这样会导致Sink节点周边位置的节点数据压力过大,从而过早将其电量耗尽。为了更好地平衡网络能耗,缓解Sink周边节点的压力,文章在原路由协议的基础上,提出了考虑节点剩余能量的路径选择策略;即在路径选择时综合跳数和节点能量两方面因素,让数据尽量从能量充裕的节点传输。经计算机仿真验证:改进后的路由协议对平衡网络能耗、延长网络整体的生命长度具有较为显著的改善。     

基于低功耗有损网络路由协议的多路由度量评估算法

针对缺乏科学合理的低功耗有损网络路由协议多路由度量评估方法,无法选择合适的下一跳,影响网络性能等问题,本文提出一种基于组合赋权法和逼近理想解排序法的多路由度量评估算法.该算法通过构建邻居节点各路由度量的初始判断矩阵,设计基于线性加权的复合目标函数,设计兼顾主客观因素的组合赋权算法确定复合目标函数中各路由度量的权重,并采用逼近理想解排序法确定下一跳节点等机制,有效地解决了上述问题.理论分析证明了该多路由度量评估算法的有效性和可靠性,仿真实验结果显示该算法在网络寿命,时延等方面均优于低功耗有损网络路由算法及其相关改进算法.     

基于LEACH协议的改进路由算法

路由算法是无线传感器网络核心技术之一.算法设计的主要目标是减小网络中各个传感器节点的能量消耗,以提高各节点以及整个网络的运行寿命.在低功耗自适应集簇分层协议(LEACH)算法的基础上,结合链状路由算法,改进了数据传输方式和数据融合过程,提出了一种新路由算法,有效延长了网络生存时间,适用于较大规模的网络.     

负载均衡的水声传感器网络多跳非均匀分簇路由协议

针对现有水声传感器网络分簇路由协议在簇头选举阶段和数据传输阶段中的不足,设计一种负载均衡的多跳非均匀分簇路由协议(load-balanced multi-hop unequal clustering routing protocol,LBMUC)。该协议基于节点的剩余能量及相对距离,计算节点竞争半径和节点综合属性值,改进优化簇头选举,使得簇头节点分布更加合理,并得以随着剩余能量的变化自适应的调整簇的规模,有效均衡节点的能量消耗;在建立簇间多跳路由阶段,综合考虑节点剩余能量、位置及相邻簇的规模对路由选择的影响,引入中继节点代价函数选择最优中继节点,均衡节点能耗,延长网络生命周期,降低网络丢包率,提高网络性能。仿真实验结果表明,LBMUC协议均衡了节点能耗,有效延长了网络生命周期,降低了数据丢包率。     

一种无线传感器网络LEACH协议的改进方法

LEACH是一种经典的层次型路由协议,然而该算法簇头是自适应随机生成,未考虑当前节点剩余能量,因此簇头的选择会使网络中能量损耗不均衡,导致网络过早死亡.为了避免能量较少节点因为当选为簇头后过早死亡,提出了一种新的路由协议（LEACH-PHQ）.改进后的算法在簇头选择阶段综合考虑了各个节点的剩余能量,在数据传输阶段采用数据融合和多跳传输的策略.实验结果表明,改进后的方法有效地减少了网络能量消耗,保证了网络负载的平衡,又延长了网络的寿命.     

无线传感器网络的 RPL 路由协议研究

路由协议执行网络拓扑描述、路由选择和数据包转发的功能,影响整个网络的性能和存活时间.现有的路由协议需要发送大量数据包维护网络拓扑,以及大量的存储空间来存储路由条目.由于硬件的限制,无线传感器节点无论是能量,还是其处理能力、存储能力都受到极大的制约.因此,IETF RoLL 工作组提出了一种针对低功耗有损网络的 IPv6路由协议,即 RPL 路由协议.文中对 RPL 路由协议的拓扑构建过程、数据包路由过程和 Trickle 定时器的算法等进行了分析,通过使用 COOJA 仿真工具对其进行仿真,验证了 RPL 路由协议在低功耗有损网络中具有较高的性能