一种水下传感器网络移动环境下高效节能的路由协议

水下无线传感器网络（UWSNs）由一组传感器节点组成,节点自动采集水下环境信息最终将信息发送到水面的声纳浮标。然而,水下传感器网络拓扑结构变化迅速,数据传输链路不稳定。论文基于贪婪周边无状态路由协议（GPSR）针对周边转发过程进行改进,提出了一种高效节能的地理路由协议（EEGPSR）。首先,对GPSR路由协议的周边转发过程进行改进,不再运用右手法则、而是基于两个指标的权值函数选取周边转发节点作为最优转发节点跳出前方的空洞区域;其次,设置空洞标记,当节点陷入路由空洞时,此节点的空洞标记加1,当标记大于10后,该节点不再作为中继节点。仿真结果表明,该协议可以有效地减少路由转发消耗、降低传输时延、提高数据包成功投递率,并且可以有效地解决路由空洞问题。     

一种AODV跨层优化方法及仿真测试分析

针对Ad Hoc网络中传统AODV协议不支持QoS的缺陷,提出了一种多约束QoS AODV跨层优化方法MQ-AODV（Multi-Constrained QoS AODV）。该方法采用跨层设计的思想,除以传统AODV协议的转发跳数作为路由选择判据之外,而且加入应用层的QoS需求信息和MAC层的多种QoS指标作为路由选择判据,并通过改进AODV路由表结构和路由查找算法,提高AODV路由协议性能。仿真测试结果表明MQ-AODV协议缩短了传输时延,增强了路由协议的适应性和鲁棒性。     

采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议

为避免无线传感器网络中因节点能耗不均衡而产生的能量空洞现象,延长网络生命周期,提出采用半贪心优化的节点非均匀分布路由协议。首先在网络监测区域分层的基础上,计算各层感知数据转发能耗,根据各层网络能耗比例和监测区域覆盖要求,设计了密度递减的节点部署模型;然后基于两跳通信的贪心范围,提出两跳能耗代价估计函数,改进半贪心算法;在簇间多跳通信阶段,利用优化的半贪心算法求解簇头到基站的最优转发路径。仿真实验表明,与现有的几种路由协议相比,新协议能够均衡各层网络节点能耗,延长网络生命周期,有效避免能量空洞现象。     

基于DQN的超密集网络能效资源管理

小基站的密集随机部署会产生严重干扰和较高能耗问题,为降低网络干扰、保证用户网络服务质量（QoS）并提高网络能效,构建一种基于深度强化学习（DRL）的资源分配和功率控制联合优化框架。综合考虑超密集异构网络中的同层干扰和跨层干扰,提出对频谱与功率资源联合控制能效以及用户QoS的联合优化问题。针对该联合优化问题的NP-Hard特性,提出基于DRL框架的资源分配和功率控制联合优化算法,并定义联合频谱和功率分配的状态、动作以及回报函数。利用强化学习、在线学习和深度神经网络线下训练对网络资源进行控制,从而找到最佳资源和功率控制策略。仿真结果表明,与枚举算法、Q-学习算法和两阶段算法相比,该算法可在保证用户QoS的同时有效提升网络能效。     

基于熵权系数法的无线传感器网络自适应QoS路由算法

针对无线传感器网络中不同业务对服务质量（QoS）指标的不同要求,以及QoS指标在网络运行过程中实时变化的特点,提出一种基于熵权系数法的自适应QoS路由（EAQR）算法。算法将路由建立过程抽象成多指标加权评分的问题,选取节点负载、平均能量势、通信时延作为QoS评价指标,采用熵权系数法自适应地确定指标的权重,选择最优节点转发数据。仿真实验显示,与有序分配路由(SAR)、能量感知QoS路由(EQR)算法相比,EAQR算法可以有效降低网络平均端到端延迟,减少丢包率,延长网络寿命。     

有效能量空洞避免的无线传感器网络混合多跳路由算法

针对在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点之间能量消耗不均衡容易引发"能量空洞"现象的问题,在研究平面和层次路由协议的基础上,提出了一种有效能量空洞避免的混合多跳路由算法。首先,引入热点区域划分的概念对监测区域进行划分;然后,在分簇阶段,对热点区域外的节点采用非均匀分簇结构,融合簇内数据以减少流入热点区域的数据量;其次,对热点区域内的节点不采取分簇以降低区域内节点的分簇能耗;最后,在簇间通信阶段,通过粒子群优化(PSO)算法寻找同时满足相邻两跳间最大通信距离的最小化和最大通信跳数的最小化的最优传输路径,实现整个网络的能量消耗最低。理论分析和实验结果均表明,所提算法在能量有效性和能耗均衡分配方面都要优于基于增强学习的生命期优化路由协议(RLLO)和基于模糊理论的多层分簇式路由协议(MLFC),网络生存周期分别提高了20.1%和40.5%,可以有效避免"能量空洞"。     

基于带状区域路由的无线传感器网络QoS协议

提出了一种基于带状区域路由的无线传感器网络QoS协议。根据网络传输路径的能耗模型分析,将路由的转发节点控制在以源节点与Sink节点连线的带状区域,有效降低了路径上的传输能耗。另外,在改进型QoS协议中,转发节点根据当前QoS约束动态重新建立新的带状区域宽度,使传输路径最大程度拟合源节点和Sink节点的连线,达到路径传输能耗最优。仿真实验表明,无线传感器网络QoS协议在满足网络QoS约束下,节省了网络能耗,延长了网络生存时间。     

基于最优连通功率的无线传感器网络路由算法

为了延长网络生存时间,保持节点的能耗平均衡,提出了一种最优连通功率的无线传感器网络路由算法。首先根据最优连通功率选择最优的邻居节点集合,然后根据节点剩余能量选择簇首,并采用自适应的簇间通信方式,最后在Matlab 2012工具箱进行仿真测试。实验结果表明,相对于当前经典路由算法,提出的最优连通功率路由算法解决了传感器节点耗能不均衡难题,提高了无线传感器节点的能量利用率。     

一种基于链路级功率控制的分簇路由算法

针对非均匀网络环境下链路层的能耗控制问题,提出了一种基于链路级功率控制的分簇路由算法(CLPC算法)。CLPC算法基于最优连通功率成簇,并利用双信道机制和干扰反制策略在网络层解决链路层的冲突重传及信道访问公平性等问题,以期达到提高网络整体性能的目的。最优连通功率机制可以减少网络中节点间的冲突域,降低节点间的竞争强度;双信道机制则通过控制信道和数据信道分别对数据分组和控制分组进行收发,来降低数据传输的冲突概率,提高信道的空间复用率;干扰反制策略通过对具有高发射功率的干扰节点进行反制,来保障低发射功率的节点在共享信道上的公平性。实验仿真结果表明,CLPC算法进一步提高了网络的能量有效性和网络有效吞吐量。     

基于QoS路由策略的发布/订阅路由算法

针对当前发布/订阅路由算法普遍缺乏QoS路由保障,引入QoS保障策略,提出了带QoS约束条件的路由准则,基于此准则,提出了一种生成树转发和逆向路径转发混合路由算法.该算法克服了一般发布/订阅路由算法大量冗余信息转发的缺陷,提高了网络效率,降低了网络时延.仿真试验结果表明,该算法在网络时延和效率方面较以前的算法有较大的提高.     

基于模糊信任的无线传感器网络可信路由

由于无线传感器网络（WSNs）经常部署在苛刻环境下,节点易被物理俘获或损坏,无线多跳通信的方式也使得网络容易遭受各种信号干扰和攻击,路由安全显得尤为重要。在分簇路由协议的基础上,引入了节点可信度作为路由选择的度量,提出了基于模糊信任的无线传感器网络可信路由模型。该模型中,每个节点的信任值由剩余能量、包转发率、路由信息篡改以及声明诚实度等4个属性采用变权模糊综合评判算法得到。仿真结果表明：在变权模糊综合评判算法中,通过提高具有过低值的属性的权值,可以突出节点的缺陷,使得具备过低剩余能量或是过低包转发率,路由信息篡改信任,或过低诚实度任意一个缺陷的节点都不能够得到较高的信任值从而被选为簇头节点,避免行为恶意的节点破坏网络路由。     

医院无线网络信息节点安全性度量方法研究

为了提高医院无线网络信息节点安全性,确保医院无线网络通信的畅通,提出一种基于传感器量化融合跟踪检测的医院无线网络信息节点安全性度量方法。构建医院无线网络信息节点的自适应转发控制模型,采用节点剩余能量融合识别方法进行节点的自适应调度,在物联网环境下实现医院无线网络信息节点的优化定位部署,构建节点的路由探测协议,利用医院无线网络信息节点自身的存活度进行无线传感网络模式下的节点转发链路均衡处理,采用传感器量化融合跟踪测试方法实现医院无线网络信息节点的安全性度量。仿真测试结果表明,采用该方法进行医院无线网络信息节点安全性度量的准确性较高,节点的能量开销较小,提高了节点数据转发的准确率。     

一种基于功率控制的WSN分簇路由算法研究

针对无线传感器网络研究领域中能量均衡性难以控制的问题,在LEACH协议的基础上提出了一种功率控制的分簇路由算法(PCRA算法).该算法基于最优连通功率,同时考虑节点的剩余能量、相对距离以及最优的邻居节集合对簇头的选择机制进行优化,从而实现网络稳定成簇和数据传输方式上的优化.通过结合距离、路径损耗和剩余能量等因数,使用权值来选择下一跳节点,实现了簇间通信,有效地避免了分簇协议应用被网络区域大小局限的问题.仿真数据显示,PCRA算法可使全网节点间的冲突区间变少,降低节点之间的竞争强度,进一步提高网络能量的有效性和吞吐量.     

WSNs中基于信任度的节能机会路由算法

为了防止网络中存在的潜在恶意节点被加入到机会路由的候选转发集中,减少网络能量的消耗,并保证数据的可靠传输,提出了一种在无线传感器网络中基于信任度的节能机会路由(Trust Based Energy Efficient Opportunistic Routing in Wireless Sensor Networks,TBEEOR)算法。该算法根据网络的拓扑结构计算节点的代数连通度,进而计算节点的连通度诚意;再联合节点的转发诚意和ACK诚意,利用信息熵的概念计算综合信任度;最后,用节点的综合信任度来计算节点之间通信和协作造成的能量消耗,从而得到网络的预期成本。此外,该算法能够有效地识别和判断网络中的恶意节点,进一步减小了恶意节点对网络性能的影响。实验结果表明,TBEEOR算法有效地保证了数据传输的可靠性,有助于延长网络生命周期,从而增加了网络吞吐量,减少了网络能量消耗。     

一种新的效用冗余混合DTN路由算法

针对容迟网络(DTN)的高延迟、间歇性连接和资源受限等特点,提出一种新的效用冗余混合DTN路由算法NHRA。根据节点的相遇频率和连通时长等信息估算消息转发效用,指定消息在网络中的最大拷贝数,根据消息转发效用结合基于二叉树的方法来分配消息拷贝任务,实现消息的多路径并行传输,在提高传输性能的同时,有效地控制了网络开销。仿真实验结果表明,与现有相关算法相比,该算法可获得更高的消息传达率,并且花费的通信开销更低。     

WSN中基于树型标号系统的分布式路由算法

针对无线传感器网络中数据中心存储的路由问题,提出一种基于树型标号系统的分布式路由算法。将网络中的节点组织成以参考节点为根的树型结构,通过比较目的节点标号与邻居节点标号,选择转发节点,实现数据路由。分析与仿真结果表明,该路由算法的空间开销较低、路由效率较高,并且生成的路径接近最短路径。     

基于自适应波束天线的局部优化拓扑控制算法

拓扑控制有助于提高ad hoc网络的性能,采用定向天线的自组网拓扑控制比全向天线网络更为复杂。基于自适应波束定向天线模型提出一种局部区域优化的拓扑控制算法。该算法利用分簇的思想将网络划分为可重叠的多个区域,区域内节点采用最小生成树（MST）的思想确定邻居关系,通过调整节点发射功率,改变天线波束的朝向、宽度和增益来构建拓扑。算法减小了节点的平均度数,降低了节点的发射功率,从而降低节点能耗,减少了节点间干扰,提高了网络吞吐量,仿真结果表明,算法显著提高了网络性能。     

WSN中基于博弈论的节点功率控制算法

针对如何降低无线传感器网络中节点传输的能量消耗,延长网络生存周期,本文将博弈论引入WSN功率控制中,综合考虑节点的剩余能量、发射功率等因素构建效用函数,将剩余能量较大的节点作为下一跳节点,连接其他节点并承载较多的传输任务.节点在通信过程中以功率博弈算法作为策略方案,不断调整各自的策略,提高信息传输的准确率,并证明该算法纳什均衡的存在.仿真结果表明,与传统分布式功率控制算法相比,该算法通过控制节点传输功率实现了降低能耗的目的,能更快迭代出最优发射功率,并得到较大的信干比.     

基于链路可靠性的两跳QoS路由

针对工业无线传感器网络对路由协议的QoS要求，研究了一种基于链路可靠性的两跳QoS路由（Link-Reliability Based Two-Hop Routing for QoS Guarantee in Industrial Wireless Sensor Networks， LRTHQR）.采用两跳速度策略和数据优先级调度策略提高实时性，采用改进的信任评估模型以选择可信路径进行路由，采用基于接收功率的链接概率和数据包重传次数作为衡量链路可靠性的指标，同时采用能够综合考虑节点剩余能量和转发能耗的转发策略，以改善网络寿命.仿真结果显示：与未考虑链路可靠性的NCSRT （NodeCredible Security Routing for IWSN Based on THTR）算法相比， LRTHQR算法在丢包率、时延以及包平均能耗方面有着明显优势；与同样侧重QoS要求的LRTHR （Link-Reliability based Two-Hop Routing）算法相比， LRTHQR算法在截止期错失率、路由开销以及包平均能耗方面有着显著提升.     

mesh网络中基于效用转发的网络编码算法

在已有的无线Mesh网络路由算法的基础上,针对网络的动态变化性和差异性等因素带来的问题进行了研究,提出一种基于效用转发的网络编码算法.首先利用节点间的历史通信数据,动态获取不同网络环境下影响效用值的各因素所占的权重值;然后在簇头节点和汇聚节点处进行二维随机线性网络编码,结合节点的剩余能量、效用值和丢包率判断节点能否进行编码,并且采用编码包优先传输的策略转发数据包;最后综合利用网络时延、效用值和节点间的跳数,选择最优的下一跳转发节点.仿真结果表明,该算法能更好地提升数据包的转发效率,降低传输时延,提高网络的性能.