基于限制广播域和节点剩余能量的按需路由算法研究

按需路由协议AODV的路由发现使用洪泛方式的扩散法,导致网络超负荷运行和拥塞,而且在选择转发路由时,总是选择最少跳数的路由,造成无线传感网络中节点能量不均,减少网络寿命.本文提出了AODV-DE算法,该算法引入广播域的概念,限制RREQ分组的转发范围,同时避免使用剩余能量低的节点转发数据分组,选择路由路径时选择总剩余能量最多的路径进行信息的传送.仿真结果表明,AODV-DE协议在路由开销、网络寿命和端到端的延迟这三个方面表现出了优势.     

k跳受限泛洪的能量平衡组播路由算法

组播路由算法(Energy-Balanced Multicast Routing,EBMR)把无线传感器网络节点的剩余能量作为建立组播路由的重要因子,在不引入过长路径的同时优先选择剩余能量高的节点作为组播数据转发节点,构建组播能量平衡树(EB-Tree),从网络能量均衡消耗的角度来延长了无线传感器网络的生存时间.针对EBMR算法路由开销较大的问题,提出了k跳受限泛洪的能量平衡组播路由算法k-EBMR,控制组播路由报文在k跳范围内传播,并且研究了影响算法性能的关键因子的选取.仿真实验表明,与EBMR算法相比,k-EBMR算法较大程度上降低了路由控制报文的传输,提高了节点能量有效使用性,进一步延长了网络生存时间.     

面向智慧园区的WSN路由优化算法

为解决智慧园区中无线传感器网络(WSN)的能耗不均衡问题,构建了路由代价函数,并提出了一种新的能耗均衡路由算法.该算法结合智慧园区中无线传感器网络的特点,综合考虑节点地理位置和剩余能量来构建路由代价函数.传感器节点通过选择其邻居节点中路由代价最小的节点进行数据转发.仿真结果表明,该算法可以有效节约网络能耗,同时延长了网络的生命周期.     

一种基于信号机制的能量感知地理路由算法

在实际的无线传感器网络中,由于路由空洞的存在,采用边缘转发机制的地理路由算法容易使空洞边缘的节点由于负载较重,能量快速消耗从而过早的死亡,导致空洞进一步的扩大．为了使网络负载更加均衡,延长网络生命周期,提出了一种基于能量信号机制的地理路由算法SIENGR ．SIENGR将节点的初始能量划分3个能量区间,并用能量信号来标识节点的剩余能量所处的能量区间．SIENGR算法的边缘转发机制结合节点的能量信号,利用空洞边界节点的所有平面邻居节点来轮流承担边缘转发的数据量,使产生的路由能够根据节点能耗的情况,自适应地避开空洞边缘能量较少的热区节点,均衡热区附近节点的能量消耗,防止空洞扩大．仿真结果验证了SIENGR算法在网络生命周期、网络能耗均衡、数据包到达率等指标上的性能．     

容迟网络中一种改进型ProPHET路由算法研究

由于ProPHET路由没有限制网络中消息数量,因此其网络开销很高。文章提出了新的消息转发度量化函数,并据此给出一种改进的概率路由算法P-DFM（ProPHET Based on DFM）。该算法利用节点与目的节点的接触概率和节点间的相遇频率来计算节点的消息转发度,通过比较节点的DFM决定转发消息的副本数目。采用TheONE对Epidemic路由、ProPHET路由及P-DFM路由进行仿真,结果表明提出的P-DFM算法有效地提高了消息投递率,降低了网络开销的成本。     

一种基于WSN时变性与节点剩余能量均衡的机会路由算法

 为了解决数据报文在无线传感网络中动态路由以及网络内各节点剩余能量均衡问题,该文提出了一种机会路由算法。首先,利用热力学第2定律描述数据报文在无线传感器网络中动态路由的传输过程,其中,为了表征网络内各节点状态的时变性以及剩余能量,提出了机会熵模型;其次,以机会熵模型作为选择下一跳节点的理论依据,并结合蚁群优化(ACO)算法,设计并实现了考虑网络中各节点时变性与剩余能量均衡的机会路由算法(ACO for Time Dependent Opportunistic-routing Protocol, ATDOP),使得数据报文在转发过程时,能够有效地选择下一跳节点,从而使网络内各节点的通信资源和能量资源达到负载均衡。最后,通过实验证明,相对于已有的机会路由协议,ATDOP具有报文成功传输率高、网络有效吞吐量大以及网络工作寿命长等优点。     

基于灰色关联的ZigBee网络混合路由算法

ZigBee网络混合路由算法(ZigBee Routing,ZBR)中将源节点和目的节点之间的最小跳数作为唯一的路由度量因素.但随着节点能量消耗以及节点的频繁移动,ZBR算法的这一特性会造成网络间歇性连接,从而导致网络性能下降.提出一种选择最优分组转发路径的ZigBee网络混合路由算法(Grey Relational Algorithm based ZBR,GRA-ZBR).GRA-ZBR算法在目的节点选择路径时引入灰色关联算法,综合考虑节点剩余能量、链路质量、节点剩余队列长度以及路径长度等因素.仿真结果表明,GRA-ZBR算法可以有效提高网络分组投递率,降低平均端到端时延.     

WSN中基于能量感知的最小跳数路由算法

无线传感器网络的拓扑往往由于节点死亡而发生变化。网络拓扑的重新构建加速了剩余传感器节点的死亡,缩短了网络的生存时间。针对无线传感器网络对网络生存时间的苛刻要求,提出了一种基于能量感知的最小跳数路由算法。建立路由时,该算法综合考虑了节点剩余能量和该节点潜在的转发能力。仿真结果显示,该算法在生存时间、存活节点数和吞吐量方面的性能要远优于LEACH算法和HEED算法。     

能量感知非均匀成簇路由优化算法

无线传感器网络(WSN)具有的能量有限,其能量利用效率的高低直接影响着网络的生命周期.为了提高无线传感器网络的能量利用效率,提出了一种能量感知非均匀成簇路由优化算法(Energy Awareness Unequal Clustering Routing Optimization Algorithm,EUCR).该算法通过节点在网络中所处的位置确定各节点的邻居节点,并以局部能量选举簇头,各簇头根据其邻居节点构建非均匀分簇网络.同时该算法在路由阶段考虑了簇头的剩余能量和转发代价.仿真结果表明,EUCR算法能有效提高网络的能量利用效率,并延长网络的生命周期.     

一种降低节点能量开销的ZigBee路由算法优化

为解决ZigBee网络由于不合理的路由策略导致节点能量浪费和网络陷入局部死亡的问题,提出一种降低节点能量开销的ZBR路由算法。所提ZBR优化算法在路由发送阶段,利用节点自动维护的邻居表信息,优先实现两跳路由传输;在路由发现过程中,根据最大传输跳数和节点间的父子关系,控制ZigBee网络中RN+节点RREQ分组的洪泛,减少能量浪费;在路由选择时,设计节点能量标志位和能量感知的路由成本函数,减少能量偏低节点的使用概率,降低网络开销和提高节点生存率。通过与原ZBR算法及其他几种改进ZBR算法进行剩余能量和节点生存率对比仿真实验,结果表明:改进的ZBR算法的平均剩余能量提高了7.74%,在网络运行80s时节点生存率提高了20.29%,也高于其他几种改进ZBR算法,该算法可有效减少网络能量消耗,大大提高节点生存率。     

AODV能量优化策略

针对传统的AODV路由协议采用扩展环路由搜索算法导致的路由开销较大,没有考虑节点能量的问题,提出一种新的算法。此算法在路由请求过程中能够根据以前搜索中得到的信息,让多余的节点处于静默状态,不参与下一次的路由发现。并且综合考虑节点能量,尽可能地让低能量节点处于静默状态,从而达到均衡节点能量使用的目的。仿真结果表明改进算法有效延长了网络生存时间,提高了包投递率。     

Adding sense of spatial locality to routing protocols for mobile ad hoc networks

Recently, there has been an increasing interest in mobile ad hoc networks. In a mobile ad hoc network, each mobile node can freely move around and the network is dynamically constructed by collections of mobile nodes without using any existing network infrastructure. Compared to static networks, it faces many problems such as the inefficiency of routing algorithms. Also, the number of control packets in any routing algorithm increases as the mobile speed or the number of mobile nodes increases. Most of the current routing protocols in ad hoc networks broadcast the control packets to the entire network. Therefore, by reducing the number of control packets, the efficiency of the network routing will be improved. If we know where the destination is, we can beam our search toward that direction. However, without using global positioning systems, how can we do this? Define the range nodes as the 1‐hop or 2‐hop neighbors of the destination node. In this paper, we propose using the range nodes to direct our searches for the destination. It can be combined with the existing routing protocols to reduce the control overhead. We show through simulations that AODV and DSR combined with the range node method outperforms the original AODV and DSR routing protocols in terms of control packets overhead. We also show that the delay introduced in find range nodes is insignificant. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Power-aware single- and multipath geographic routing in sensor networks

Nodes in a sensor network, operating on power limited batteries, must save power to minimize the need for battery replacement. We note that the range of transmission has a significant effect on the power consumption of both the transmitting node and listeners. This paper first presents a Geographical Power Efficient Routing (GPER) protocol for sensor networks. Each sensor node makes local decisions as to how far to transmit: therefore, the protocol is power efficient, localized, highly distributed, and scalable. In GPER, given a final destination, each node first establishes a subdestination within its maximum radio range. The node, however, may decide to relay the packet to this subdestination through an intermediary node or alter the subdestination if this will preserve power. Traditional deterministic geographic routing algorithms aim at achieving close to the shortest weighted paths. However, they normally stick to the same paths for the same source/destination pairs. This may conversely drain the nodes on these paths and result in short network life when the communication in the network is unevenly distributed. Thus, we further investigate a set of probabilistic multipath routing algorithms, which generate braided multipaths based only on local information. The algorithms have less communication and storage overhead than conventional on-demand multipath routing algorithms, while providing greater resilience to node failures. Simulations on NS2 show that GPER almost halves the power consumption in the network relative to alternative geographic routing algorithms. Furthermore, in situations where the communication tasks are non-uniformly distributed, probabilistic multipath routing contributes up to an additional 30% to network lifetime.     

DTN中概率选择的散发等待路由

目前的Internet体系结构和许多协议无法很好地适应延迟较高和间歇性链接的网络,这些网络有它们自己的专有协议,即聚束层协议,而不采用TCP/IP协议。为了实现这样的网络之间的互联,国际上提出了一种在端到端链接和节点资源都受限的新型网络体系和应用接口,即容迟网络（DTN）。文中主要讨论DTN网络的路由算法,在DTN路由算法中,蔓延路由和概率路由能提供较高的报文投递率,较小的投递延迟,但是开销很大。散发等待路由虽然具有较小的开销,但是投递率低、延迟较大,提出了投递效用的概念。在融合概率选择路由和散发等待路由的基础上,提出了具有概率选择的散发等待路由。通过仿真,与其它已有算法相比,显著提高了报文投递效用。     

无线传感网络中基于蚁群的路由算法

In the wireless sensor networks, high efficient data routing for the limited energy resource networks is an important issue. By introducing Ant-colony algorithm, this paper proposes the wireless sensor network routing algorithm based on LEACH. During the construction of sensor network clusters, to avoid the node premature death because of the energy consumption, only the nodes whose residual energy is higher than the average energy can be chosen as the cluster heads. The method of repeated division is used to divide the clusters in sensor networks so that the numbers of the nodes in each cluster are balanced. The basic thought of ant-colony algorithm is adopted to realize the data routing between the cluster heads and sink nodes, and the maintenance of routing. The analysis and simulation showed that the proposed routing protocol not only can reduce the energy consumption, balance the energy consumption between nodes, but also prolong the network lifetime.     

无线传感器网络簇间节能路由算法

针对基于分簇网络的无线传感器网络簇间路由协议,让簇首和Sink节点直接通信或通过簇首节点转发数据造成能耗不均,节点过早死亡的缺陷。文中提出一种基于网关节点模型的无线传感器网络簇间路由算法,通过簇头与网关节点、网关节点自身建立虚电路,制定存储转发路由,将数据转发给Sink节点。并引入延时等待机制,增强了簇间信息的融合度,此算法适用于大规模无线传感器网络,有良好的可扩展性。仿真表明在能量节省等性能上与传统簇间路由算法相较有较大提高。     

一个自组网中基于局部状态位置已知的分布式QoS路由算法

在分析自组网的单播QoS路由问题的基础上，提出了一种位置信息已知的利用局部状态信息进行路由选择的的分布式QoS路由算法——LILAGR算法。LILAGR路由算法的基本思想是逐段优化费用和尽快到达目的节点，即在决定节点之间是选择带宽约束费用最小的路径而各个决定节点则是按照贪婪地尽快到达目的节点的原则进行选择。仿真结果表明：LILAGR算法能够以适度的路由消息开销取得较高的路由成功率。此外，LILAGR算法具有可扩展性，可以应用于较大规模的自组网中。     

基于拥塞程度和能量状态的DSR路由协议的改进

无线Ad Hoc网络是由一些无线主机所组成的具有多跳、临时性等特征的网络,这些无线主机还带有无线收发装置;每个无线终端具有路由器和主机两种功能.网络中所有的节点地位平等.无线Ad Hoc网络组网的无基础设施性和自组织性,使它在特定的救灾抢险、军事指挥作战、野外科学考察等特殊场合下得到了广泛的应用.DSR路由协议具有使用源路由机制和路由缓存技术,并且支持中间节点路由回复应答,减少了路由开销等优点.文中主要解决了DSR路由协议节点拥塞、负载不均以及在选择路径时没有考虑节点的能量等问题,经仿真分析比原DSR路由协议在节点的拥塞状态和能量状态方面得到较大的改善.     

基于多方议价博弈的机会网络高吞吐量低开销概率路由算法

针对含自私节点的机会网络中现有基于议价博弈的概率路由算法存在的消息单向传递影响转发概率提高、依赖虚拟货币进行交易削弱节点购买力以及消息交易过程有冗余交互的问题,提出一种基于多方议价博弈的高吞吐量低开销概率路由算法——HLPR-MG。HLPR-MG算法通过将节点两两博弈扩展为多方博弈以加快消息转发概率的提升,引入“以物易物”方式增强节点购买力,并且改进现有交互机制以减少博弈次数,从而达到提高网络吞吐量的和减小控制开销的效果。理论分析验证了HLPR-MG算法设计的有效性。仿真结果表明,与基于议价博弈的现有典型路由算法GSCP和BG相比,HLPR-MG算法的吞吐量和消息传送成功率至少提高了3.63%,而控制开销和平均端到端消息时延则分别降低超17.76%和4.03%。