节点缓存感知的DTN概率路由算法

针对DTN网络中节点缓存资源有限的问题,为提高网络中节点缓存利用率,提出考虑节点缓存剩余率的概率路由算法。根据网络中节点缓存剩余率划分节点状态,针对不同状态节点采取相对应的消息转发机制,在此基础上调整消息丢弃策略和冗余副本删除策略。仿真结果表明,与PROPHET、Epidemic等路由算法相比,该算法能够有效提高网络通信性能,实现消息递交率和网络开销等关键指标的优化,将平均时延控制在可接受的范围内。     

机会网络中基于能量消耗的缓存管理策略

为了减少机会网络中节点的能量消耗,均衡各节点之间能量使用情况,延长网络寿命,提出基于能耗的缓存管理策略。在节点缓存空间有限的情况下,所提出的算法根据周围邻居节点能量的使用情况,动态调整节点用于缓存转发消息空间的大小,从而减少节点在存储-转发过程中的能量消耗。同时,为了避免传统休眠机制的能耗路由算法中由于目的节点休眠而导致消息投递失败的情况,引入了新的Inactive节点状态。实验仿真表明,与定时休眠机制的能耗算法比较,采用基于能量消耗的缓存管理策略能够使得机会网络中所有节点的整体能耗降低50%左右,并且节点之间能耗的标准差降低80%以上。     

信息中心网络中基于流量负载控制的缓存策略

信息中心网络通过高速网内缓存可以有效降低用户的访问时延,降低服务器和链路负载,提升网络性能。然而,网络中部分节点负载过高导致节点内缓存替换率升高,使得个别节点乃至整体网络性能下降。本文提出一种基于流量负载控制的缓存策略,根据节点接收队列的流量状态,动态控制节点缓存的替换速率,并将由于负载控制而无法缓存的内容交给下游低负载节点缓存。实验结果显示,我们的策略可以有效提升高流量负载节点的缓存命中率,同时提高了低负载节点的缓存利用率,均衡了网络中的缓存负载状态,提升了网络的整体性能。     

DTN中基于消息综合属性的缓存管理策略

延迟容忍网络(DTN)区别于传统Internet网络,无法提供稳定端到端的连接,因此采用“存储-携带-转发”路由机制进行数据传输,而这使得消息需要长时间驻留在节点的缓存中.由于节点的缓存空间和处理能力受价格、体积和功耗的限制,因此如何对缓存进行管理成为影响路由性能的重要因素.本文根据Spray and Wait路由算法的特点,提出一种基于消息综合属性的缓存管理策略(Buffer Management Strategy Based on Message Comprehensive Attributes, MCA-BMS).该策略综合考虑消息大小、消息生存时间和消息副本数3种消息属性,确定消息的优先级,并根据优先级对消息进行转发和丢弃,同时增加了ACK确认机制,删除冗余消息,提升网络资源利用率.仿真结果表明,MCA-BMS缓存管理策略能够在消息投递率、网络开销和消息传输时延方面有明显的提升.     

节点能量敏感的容迟/容断网络概率路由算法

针对容迟/容断网络(DTN)中节点能量受限的问题,提出一种节点能量敏感的概率路由算法。该算法将网络中的节点划分能量状态,针对不同能量状态的节点采取有区别的消息转发机制和节能的缓存管理策略,实现消息交付率与网络能耗之间的平衡。仿真结果表明,与其他几种算法相比,该算法能够在低能耗的基础上提高消息交付率并降低网络开销,具有较长的网络寿命。     

基于均匀分布的机会网络消息转发策略

为了筛选出转发性能更优的中继节点,提高机会网络的消息投递成功率并减少消息传输时间,提出一种基于均匀分布的机会网络消息转发策略。该策略将携带消息的节点尽可能均匀地分布在网络中,使相同大小的空间内具有相同节点密度和携带消息节点个数,增大携带消息节点同目标节点相遇的概率。实验结果表明,与现有的消息转发策略相比,基于均匀分布的消息转发策略所需历史相遇数据较简单,算法复杂度低,对节点的缓存和能量要求不高,能有效改善机会网络的消息传输性能。     

稀疏机会网络中基于固定中继节点与消息相关性的缓存管理策略

针对稀疏机会网络中固定中继节点和移动节点间的相遇频率以及缓存资源的差异性问题,在多副本路由协议中,提出一种结合固定中继节点重要性和消息相关性的缓存管理策略。该策略通过交互固定节点和移动节点的接触信息和消息队列信息,减少固定中继节点缓存中冗余消息的数量,从而合理地利用固定中继节点的缓存资源。仿真结果表明,所提的缓存管理策略能够在保证消息传输成功率的基础上提高固定中继节点缓存空间的利用率。     

基于节点热度与缓存替换率的ICN协作缓存

信息中心网络默认的LCE缓存策略在数据包返回路径上的每个节点缓存内容,会产生大量冗余副本,无法充分利用缓存资源。针对该问题,提出基于节点热度与缓存替换率的缓存策略。在数据包返回路径上选择特殊节点缓存内容,考虑网络流量在不同区域和不同时间段内的差异性,周期性地计算节点热度和缓存替换率,并将其作为内容是否被缓存在节点上的度量指标。实验结果表明,相对于LCE和CLFM策略,该策略能有效降低平均请求跳数和源端命中率,获得较高的缓存收益。     

信息中心网络中基于局部内容活跃度的自适应缓存算法

通过对信息中心网络的网内节点缓存建模,分析发现基于全局内容流行度的替换策略不适用于信息中心网络的分布式模式。继而提出了一种基于局部内容活跃度的缓存替换策略LAU,并基于该策略提出了一种自适应路径缓存算法ACAP,使缓存内容按照本地活跃度依次缓存在访问路径中。仿真结果表明,LAU策略提高了单节点缓存命中率;ACAP相比已有的路径缓存算法,具有较低的服务器命中率和跳数比。最后对该算法适用的缓存结构和拓扑结构进行了讨论和分析。     

基于动态内容流行度的NDN缓存决策和替换策略研究

命名数据网络(NDN)中的路由器节点具有缓存能力,这就极大地提高了网络中的数据发送与检索效率。然而,由于路由器的缓存能力是有限的,设计有效的缓存策略仍然是一项紧迫的任务。为了解决这个问题,提出了一种动态内容流行度缓存决策和替换策略(DPDR)。DPDR综合考虑内容流行度和缓存能力,利用一个和式增加、积式减少(AIMD)的算法动态调节流行度阈值,并将超过流行度阈值的内容存入缓存空间;同时提出了一个缓存替换算法,综合考虑了缓存空间中内容的流行度和内容最后被访问时间等因素,将替换值最小的内容移出内容缓存。大量仿真结果显示,与其他算法相比,本文所提的算法能够有效提高缓存命中率,缩短平均命中距离和网络吞吐量。     

基于大功率消息广播的DTMSN路由机制

提出一种基于基站大功率信号广播的延迟容忍移动传感器网络消息路由机制(High-power Broadcasting based Routing scheme,HBR)。该机制使用两个通信频率f₁ 和f₂,基站以恒定大功率在频率f₁上广播已经接收到的消息,网络中传感器节点根据基站广播信息计算自身转发概率并清理冗余消息副本,节点间利用频率f₂进行通信。为进一步提升网络性能,HBR优先传输转发阈值(M)小且生存时间短的消息,并合理进行消息队列管理。仿真结果表明,与几种经典的路由机制相比,HBR在消息传输成功率、传输延迟方面有着一定的优势。     

Efficient Broadcasting Using Network Coding and Directional Antennas in MANETs

In this paper, we consider the issue of efficient broadcasting in mobile ad hoc networks (MANETs) using network coding and directional antennas. Network coding-based broadcasting focuses on reducing the number of transmissions each forwarding node performs in the multiple source/multiple message broadcast application, where each forwarding node combines some of the received messages for transmission. With the help of network coding, the total number of transmissions can be reduced compared to broadcasting using the same forwarding nodes without coding. We exploit the usage of directional antennas to network coding-based broadcasting to further reduce energy consumption. A node equipped with directional antennas can divide the omnidirectional transmission range into several sectors and turn some of them on for transmission. In the proposed scheme using a directional antenna, forwarding nodes selected locally only need to transmit broadcast messages, original or coded, to restricted sectors. We also study two extensions. The first extension applies network coding to both dynamic and static forwarding node selection approaches. In the second extension, we design two approaches for the single source/single message issue in the network coding-based broadcast application. Performance analysis via simulations on the proposed algorithms using a custom simulator and ns2 is presented.     

无线传感器网络高覆盖、低延迟途中过滤方法研究

传感器节点可能被攻击者俘获用来发送大量虚假数据,从而耗尽整个网络的资源。途中过滤是应对此类攻击的有效方法。本文研究了途中过滤方法中经常被忽视的两项指标:覆盖性与实时性。本文提出了自适应的分组算法,提高了网络覆盖率;途中节点动态决定先转发后认证还是先认证后转发。如果网络中未发生虚假数据注入攻击,则途中节点首先转发数据报,然后进行验证,可以降低网络延迟;如果网络中发生虚假数据注入攻击,途中检测节点可以快速切换到先认证后转发模式,而其他节点仍然保持先转发后认证模式,提高了数据传输的实时性。我们将本方法与传统方法进行对比,显示本方法在付出有限代价的前提下能够提高覆盖率并降低系统延迟。     

Multi-constraint multi-objective QoS aware routing heuristics for query driven sensor networks using fuzzy soft sets

In this paper, a fuzzy based distributed power aware routing scheme considering both energy and bandwidth constraints, especially for query driven applications in the asynchronous duty-cycled wireless sensor networks are devised. The proposed multi-constraint, multi-objective routing optimization approach under strict resource constraints guarantees reliability and fast data delivery along with efficient power management in spite of unreliable wireless links and limited power supply. In query driven applications, the request from the sink to the individual sensor node will be a broadcast message, whereas the individual sensor nodes replies back to sink as unicast messages. In the proposed work, the fuzzy approach and “A Star” algorithm are utilized for satisfying energy and bandwidth constraints to route the broadcast messages of the sink while querying all the sensor nodes in the network. Every node will be provided with a guidance list, which is used to decide the next best neighbor node with good route quality for forwarding the received multi-hop broadcast messages. The route quality of the every node is estimated with fuzzy rules based on the network parameters such as maximum remaining energy, minimum traffic load and better link quality to increase the network lifetime. The provision of overhearing the broadcast messages and acknowledgements within the transmission range minimizes the effort to search for the active time of nodes while routing the broadcast messages with asynchronous scheduling. Further, in the proposed work only the time slot of its nearest neighbor relay node (to which packets are to be forwarded) is learnt to reduce the number of message transmissions in the network. For the unicast message replies, the fuzzy membership function is modified and devised based on the routing metrics such as higher residual energy, minimum traffic loads and minimum hop count under energy and bandwidth constraints. Also, the multi-hop heuristic routing algorithm called Nearest Neighbor Tree is effectively used to reduce the number of neighbors in the guidance list that are elected for forwarding. This helps to increase the individual sensor node’s lifetime, thereby maximizes the network lifetime and guarantees increased network throughput. The simulation results show that the proposed technique reduces repeated transmissions, decreases the number of transmissions, shortens the active time of the sensor nodes and increases the network lifetime for query driven sensor network applications invariant to total the number of sensor nodes and sinks in the network. The proposed algorithm is tested in a small test bed of sensor network with ten nodes that monitors the room temperature.     

机会社会网络中基于社区的消息传输算法

针对机会网络中的主流转发协议未考虑到节点移动社会性的问题,提出一种基于副本限制和人类社会特性的路由算法。该算法根据节点间的社会关系强度,动态自适应地将节点划分为不同的社区,通过限制消息副本数来减少网络中消息的冗余,并利用活跃性高的节点带动消息的转发和传递。仿真结果表明,该协议能够保证较高的消息传输成功率和相对较低的传输时延,降低网络的资源消耗。     

Dynamic Prediction based Multi Queue (DPMQ) drop policy for probabilistic routing protocols of delay tolerant network

Two most important issues should be considered to achieve data delivery in DTN networking: routing protocols for the network and intelligent buffer management policy for everyone node in the network. The routing scheme decides which messages should be forwarded when nodes meet, and the buffer management policy determines which message is purged when the buffer overflows in a node. This study proposes a buffer management policy named as Dynamic Prediction based Multi Queue (DPMQ) for probabilistic routing protocols. It works by classification of local buffer into three queues of messages, which are DCTL, HPTL and LPTL. The simulation results have proven that the DPMQ performs well as compared to DLA, DOA, MOFO, LIFO, LEPR and LIFO in terms of reducing the message relay, message drop, hop counts average and overhead while rising in the delivery probability.     

一种面向机会网络路由的最优停止决策方法

投递延迟是机会网络的一个重要指标,给定节点缓存和消息副本数目限制,如何选择合适的节点复制消息成为一个关键问题.提出一种基于最优停止理论的路由决策方法（OSDR）.OSDR 将每个时隙上所遇节点和目标节点的平均相遇时间看做一个随机变量,根据该随机变量的统计特性得到一个停止观察、复制消息的规则,该规则呈现简单的阈值结构,即当某个时隙上所遇节点和目标节点的平均相遇时间小于给定阈值时即复制消息. OSDR 可以在较小的相遇间隔和等待成本之间进行折衷,实现数学期望意义上的最小消息投递延迟.介绍了OSDR 的网络模型、最优停止规则的存在性证明过程以及计算方法.模拟实验结果表明,OSDR 相对其他方法,在投递成功率、投递延迟等方面具有明显优势.     

基于信任机制的机会网络安全路由决策方法

提出一种基于信任机制的机会网络安全路由决策方法TOR,该方法在节点中引入信任向量的数据结构,记录节点携带消息能力的信任度.采用层状硬币模型和数字签名机制,在消息传递过程中将节点签名的转发证据动态捆绑到消息包上,依靠消息携带方式实现证据链的采集.周期性地将具有签名和时间戳的信任向量表通过洪泛方式反馈到网络中,在每个节点,迭代形成一个由多维行向量集组成的只读可信路由表TRT,作为选择下一跳节点和副本分割策略的决策依据.在节点相遇时,选择信任度比自身大的作为下一跳转发节点,消息沿着信任梯度递增的方向传递.实验结果表明：与现有路由算法相比,TOR算法能够有效抑制恶意节点和自私节点的破坏行为,且具有较高的消息传递成功率和较低的消息转发平均时延,对缓存空间和计算能力要求较低.