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.     

基于网络编码的无线网络路由协议

基于机会的网络编码方法(COPE)研究网络编码在无线环境中的协议层面上具体实现的问题,但COPE被动地等待编码机会的出现.为了更大限度的提高网络编码的性能,需要将网络编码与无线路由协议相结合来在无线节点上创造出更多的编码机会以减少总的传输次数,以有效的提升网络的吞吐量.当前的编码感知路由算法主要包括基于Markovian路由度量的路由协议、编码感知机会路由协议(CORE)、分布式编码感知路由协议(DCAR)、速率匹配的编码感知多路径路由协议(RCR)、编码感知多路径路由协议(CAMP)等.无线网络内的编码感知路由领域中新型路由度量和跨层设计等问题还需要进一步研究.     

无线传感器网络中利用随机网络编码的低能耗可靠机会路由

无线传感器网络中节点大多采用电池供电,让节点以低能耗将采集的数据传递到信宿,对无线传感器网络有效运行极为重要.该文提出了能量有效的可靠机会路由EROR（Energy-efficient Reliable Opportunistic Routing）,它利用结合节点剩余能量和链路上收发双方的总能耗的转发代价,选择转发节点集合（简称“转发集”）、主转发节点和协助转发节点,让节点调节发射功率并利用随机线性编码把数据包分片编码发送到转发集,进而以多跳方式把数据可靠低能耗地传递到信宿.仿真结果表明：在网络生存时间和能耗方面,EROR比已有路由策略CodePower更优.     

无线传感器网络中基于空间相关性的移动代理路由算法

资源受限的传感器节点密集分布在无线传感器网络监控区域,sink节点通过收集节点间观测信息对监控区域内发生的事件进行感知.本文提出SCMAR(Spatial Correlation-based Mobile Agent Routing)路由算法,在移动代理架构内,利用节点观测数据的空间相关性以能量有效的方式对感知事件进行...     

无线传感器网络中基于协同的机会路由

提出了一种适用于无线传感器网络的基于协同的机会路由协议,协议在结合区域路由、会聚机制和睡眠机制的基础上,使用跨层的方法对无线传感器网络的路由协议进行改进,以增强网络连接随机变化条件下路由协议的顽健性,并以能量有效的方式提高了数据的转发速度.仿真结果表明,在不同节点密度条件下,基于协同的机会路由在数据转发能效方面比非协同的机会路由有很大的提高.     

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.     

基于跨层设计的无线传感器网络节能双向梯度路由算法

针对现有无线传感器网络梯度路由算法在下行路由创建过程和能量更新机制中存在冗余控制开销的问题,该文提出一种采用跨层和功率控制机制,具有节能功能的双向梯度路由算法(Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing,CEBR):无需使用专门的控制分组,采用源路由方式以较小开销建立从Sink节点通往传感器节点的下行路由;通过跨层信息共享,定期采集节点剩余能量信息并按需发布;设计使用含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准,减少节点能量和网络带宽消耗的同时均衡节点能耗;结合RSSI(Received Signal Strength Indication)测距实现节点发射功率控制从而在数据及查询分组发送过程中节约节点能量。理论分析表明了CEBR的有效性;仿真结果显示:与现有的典型相关算法相比,CEBR能够在建立双向梯度路由的前提下,至少降低34.5%的归一化控制开销和27.12%的数据分组平均能耗,并使网络生存期延长18.98%以上。     

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。     

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.     

一种基于节点能量的机会网络概率路由算法

在机会网络中,节点之间可能不存在端到端的路径.为了节省网络中节点消耗的能量,在概率路由算法的基础上提出了一种基于节点能量的概率路由算法(Energy-based Probabilistic Routing Protocol using History of Encounters and Transitivity,EBPROPHET).首先,计算两个节点相遇时节点的通信开销,然后相遇节点的剩余能量作为一个参量引入算法,选择节点剩余能量多的节点作为转发节点,最后,进行消息的转发.仿真表明,EB-PROPHET算法具有良好的路由性能,降低了整个网络的能量消耗,延长了网络的生存周期.     

无线自组织网络的网络编码技术

网络编码作为一种新的技术在宽带无线自组织网络中有很好的应用,通过网络编码,中间节点可以将接收信息进行编码并发送出去,提高了网络吞吐量和健壮性。为不对现有网络的软硬件设备和相应的协议做很大的修改,可以选择在高层实现网络编码。无线传感器网络、无线格状网（Mesh）等无线自组织网络都可以使用网络编码技术显著提高多跳链路的传输性能。目前网络编码的研究热点集中在网络编码节点选取方案、网络编码算法的设计、网络编码复杂度分析、网络编码的性能分析、网络编码与系统安全性分析、网络编码在无线分布式网络中的应用等方面。     

Fair coding for inter‐session network coding in wireless mesh networks

Because of the broadcast and overhearing capability of wireless networks, network coding can greatly improve throughput in wireless networks. However, our investigation of existing inter‐session network coding protocols found that the short‐term unfairness that existed in 802.11‐based medium access control (MAC) protocols actually decreases the coding opportunity, which in turn compromises the throughput gain of network coding. To alleviate the negative impact of this unfairness, we propose a coding‐aware cross‐layer heuristic approach to optimize the coordination of network coding and MAC layer protocol, named FairCoding, which can significantly increase coding opportunities for inter‐session network coding through a fair short‐term traffic allocation for different coding flows. Experiment evaluation shows that the proposed mechanism can bring more coding opportunities and improve the total throughput of wireless mesh networks by up to 20%, compared with the coding mechanism, without considering the negative impact of the short‐term unfairness. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

无线传感器网络能量均衡分簇路由协议

LEACH是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)中一种经典的分层式路由协议,在此基础上通过对LEACH成簇算法及簇间路由的改进,提出了一种新的均衡能量消耗分簇路由协议。该协议在无线传感器网络成簇过程中充分考虑了传感器节点的能量状态,同时簇首向基站的通信采用基于能量的簇间路由。理论分析及仿真结果表明,改进的协议能够均衡传感器节点的能量消耗,有效地延长网络寿命。     

基于流的无线网络编码

针对无线链路的不可靠性和物理层的广播特性,将网络编码与无线网络相结合,提出一种基于流的无线网络编码算法——FNC。该算法在先验参考路径的基础上,充分利用每个节点处的路由表项,探测编码机会,在有编码机会的节点对满足编码条件的数据流进行网络编码,达到提高网络吞吐量的目的。仿真结果表明：FNC有效提高了整个网络的吞吐量,改善了网络性能。     

无线传感器网络中的分簇算法

分簇算法是无线传感器网络中实施分层路由所采用的重要方法,尤其是传感器节点受到能量和带宽的严重制约。如何合理、有效地利用分簇算法使得网络中节点的能量分布趋于一致,从而延长网络的生命周期,提高系统的整体性能指标,成为当前无线传感器网络研究领域内的热点问题之一。本文从能量有效性的角度出发,对最新的分簇算法进行研究与分析,指出如何根据无线传感器网络不同的分布区域、应用场景和多样的无线环境,生成性能优越的分簇算法。     

基于最优簇头数的无线传感器网络安全LEACH路由协议

提出一种基于最优簇头数的无线传感器网络安全LEACH路由协议,该协议模拟真实传感器网络情况建立了三维空间模型,通过理论分析和仿真实验方法得到LEACH协议的最优簇头数,使网络能耗达到最优。在能量优化的同时把增强安全性作为设计目标,根据LEACH协议的特点,采用预置共享密钥对的方法,在簇头选举和数据传输阶段采用在数据包尾部捎带加密信息的方法,实现数据加密,在只增加少量能量开销的情况下数据机密性得到了实现。仿真验证了新协议的有效性,在能量优化的同时提高了路由安全性,延长了网络生命期。     

海水养殖监测系统无线传感器网络协议研究

文中将无线传感器网络应用于海水养殖监测系统,根据海上养殖监测的特点,提出了一种适合海水养殖的无线传感器网络协议。该协议采用最小跳数异步分簇路由算法构建无线传感器网络,协调簇内能量平衡。对于正常数据和异常数据,采用自适应的数据传送机制进行数据传输,降低数据传输量,实现网络能量优化。仿真结果表明,在异常数据率较小的情况下,自适应的数据传输中节点产生的平均数据量和平均冗余数据量比普通的事件驱动型数据传输要小很多,降低了能耗,提高了传输效率。在信道传输质量较差的情况下,自适应的数据传送机制的传输效率更具优势。     

无线物联网中基于网络编码的能量受限数据传输机制

本文针对无线物联网能量有限的应用场景,提出一种基于网络编码的能量受限数据传输机制NCDT.NCDT引入传染病路由的思想,对网络编码数据包的传输方式进行建模.通过限制编码数据包在网络中的复制次数,以及参与数据包交换的移动终端数量,控制网络的整体能量消耗.NCDT机制在限制网络编码资源消耗的同时,保证了在传输过程中取得较高的传输可靠性.     

On Joint MAC and Network Coding in Wireless Ad Hoc Networks

This paper addresses network coding in wireless networks in conjunction with medium access control (MAC). It is known that coding over wired networks enables connections with rates that cannot be achieved by routing. However, the properties of wireless networks (e.g., omnidirectional transmissions, destructive interference, single transceiver per node, finite energy) modify the formulation of time-varying network coding in a way that reflects strong interactions with underlying MAC protocols and deviates from the classical approach used in wired network coding. To perform network coding over conflict-free transmission schedules, predetermined network realizations are separately activated by a time-division mechanism and the content of network flows is derived through network coding to optimize performance measures such as achievable throughput and energy costs. A systematic method is presented to construct linear wireless network codes and interactions with MAC schedules are discussed under wireless assumptions. Network coding is also extended to operate with arbitrary (random or scheduled access based) MAC protocols. Alternatively, conflict-free transmission schedules are jointly constructed with network codes by decomposing wireless networks into subtrees and employing graph coloring on simplified subtree graphs. Finally, network coding and plain routing are compared in terms of throughput, energy and delay performance under different MAC solutions.     

无线网络编码增益感知的低时延路由协议

降低无线网络数据包传递时延对实时应用有重要的意义.该文提出了一种编码增益的计算方法和编码图的简化方法,并基于此提出了编码增益感知的路由协议CGAR(Coding Gain Aware Routing).CGAR利用网络编码增益和无线链路的期望传输次数ETX(Expected Transmission Count)计算传递一个来自新流的数据包所需要的时间,并以此为选路度量,旨在降低数据传递时延.仿真试验表明,CGAR的时延优于COPE和DCAR协议.