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%。     

一种新型的WSAN两层协作路由协议

在WSN网络中引入执行器节点构成WSAN网络,并依据WSAN网络特性提出一种新的协作路由协议——基于动态分簇的角度转发路由协议AFRPDC(Angle Forwarding Routing Protocol base on Dynamic Clustering)。AFRPDC协议由2部分算法组成:基于接收信号强度RSSI(Received Signal Strength Indication)的动态分簇算法BRCA(Based on RSSI Dynamic Clustering Algorithm)和角度转发路由协议AFRP(Angle Forwarding Routing Protocol)。BRCA算法保证传感器节点形成较为稳定的拓扑,实现传感器节点与簇头节点的协作;AFRP协议利用簇头节点的角度信息转发事件报告,实现簇头节点与执行器节点的协作通信。仿真结果表明,AFRPDC协议中节点分簇有较好的稳定性,同时AFRPDC较基于链路状态分簇的定向扩散协议DDLSC在降低平均时延和节点能耗方面有更好的表现,可满足WSAN网络对实时性、可靠性和低能耗的要求。     

3GPP中基于拥塞控制的协作DSR路由协议研究

针对现行的3GPP网络路由协议在路由选择时存在的可靠性低、路由开销大等问题,分析了网络中通信节点的工作状态,综合考虑协同合作方式的DSR路由机制和拥塞控制策略对3GPP网络性能的影响,提出了一种基于拥塞控制的增强型协作DSR路由协议,并通过3GPP网络系统级仿真验证改进后的协作路由协议的通信性能。仿真结果表明,所提的协作DSR协议显著提高了3GPP网络通信性能,在提高网络资源利用率的同时改善了数据传输的可靠性。     

基于博弈论能耗均衡的WSN非均匀分簇路由协议

在无线传感器网络(WSN)的分簇路由算法中,节点间能耗不均容易引发 “能量空洞”现象,影响整个网络的性能。针对这个问题,提出了一种基于博弈论能耗均衡的非均匀分簇路由(GBUC)算法。该算法在分簇阶段,采用非均匀分簇结构,簇的半径由簇头到汇聚节点的距离和剩余能量共同决定,通过调节簇头在簇内通信的能耗和转发数据的能耗来达到能耗的均衡;在簇间通信阶段,通过建立一个以节点剩余能量和链路可靠度为效益函数的博弈模型,利用其纳什均衡的解来寻找联合能耗均衡、链路可靠性的最优传输路径,从而提高网络性能。仿真结果表明:与能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法和非均匀分簇节能路由(UCEER)算法相比,GBUC算法在均衡节点能耗、延长网络生命周期等性能方面有显著的提高。     

面向博弈的无线传感器网络自适应路由算法

在无线传感器网络聚簇路由算法基础上,提出了一种面向博弈的自适应路由优化算法.网络中以总体通信能耗最小和延长个体寿命为首要原则,建立源簇到基站的路径;簇首之间相互通信时,在直接、中继以及协作通信方式中,自适应选择路径策略;在路由建立过程中,引入基于博弈论的路由选择算法和路由转发算法,通过两两博弈找出最可靠的下一跳节点,自组织地建立可靠有效的路由路径.仿真实验表明,所提出的路由算法能有效减少通信能耗,延长网络生命周期.     

基于能量均衡高效WSN的分簇路由算法

针对无线传感器网络(WSN)节点能耗不均衡导致网络生存时期短的问题,提出一种基于改进人工蜂群算法(CTABC)和模糊C均值(FCM)聚类的分簇路由算法(AFCR).簇构建阶段,基站采用由CTABC优化的FCM对网络节点聚类分簇;每个簇内,节点基于自身状态分布式竞选簇首;簇间路由阶段,通过引入经济学中的基尼系数对蚁群优化(ACO)进行改进,提出一种基于改进ACO的簇间路由算法;簇内通信阶段,引入区分忙闲节点的轮询控制机制.在不同的场景中对所提协议进行仿真,实验结果表明,与FIGWO和GAFCMCR算法相比,AFCR能够有效地均衡网络能耗,延长网络生存期,提高网络吞吐量.     

无线传感器网络成簇路由算法研究

无线传感器网络被用于很多应用中,已经成为无线网络研究的重点方向.为了得到广泛分布于空间节点的感知信息,需要为传感器网络提供可靠的传输路由.本文提出了无线传感器网络的分层架构,分析了网络中成簇路由的形成过程,比较了成簇路由对应平面路由的优势,最后介绍了典型的成簇路由算法.     

分簇覆盖的移动自组织网中节点位置辅助路由算法

在大规模移动自组织网中,利用节点位置信息辅助建立路由被认为是一种有效提高无线网络路由可扩展性的方法.提出了一种可扩展与高效的、适用于移动自组织网络的路由算法——分簇覆盖的节点位置信息辅助路由算法(CLAR).CLAR使用如最小簇改变(LCC)算法,建立并保持的单跳分簇结构为拓扑.已有文献证明,LCC是更新成本最小的保持簇头节点密度均一的分簇算法.CLAR利用网络节点的位置信息提高无线网络路由的网络层性能,由目标节点的位置信息预测并构造一个较小的、形状为等腰三角形、矩形或圆形的区域.该区域需保证覆盖目标节点可能存在的位置,且根据源节点与目标节点间的相对位置决定该区域适宜的形状,从而限制源节点在一个较小的“请求域”内寻找可用路由,而不是在网络内盲目寻找.仿真实验结果表明,与其他路由算法相比较,CLAR路由算法在路由建立所需时长、路由代价、平均时延及数据包冲突等参数上表现优良.同时,算法保持了低平均时延、高数据包到达率、低控制开销及低路由寻找次数等优势.     

多跳无线网络跨层协作式路由协议实现和性能分析

为了提高多跳无线网络的带宽利用率, 引入了辅助节点来帮助其他链路进行数据传输并重新定义了协作式路由的概念。在此基础上, 提出了协作式路由算法, 并且在实际平台上进行了实验。结果表明, 协作式路由能够显著提高网络传输带宽。     

无线传感器网络可扩展一致性目标跟踪算法研究

为提高机动目标跟踪性能,降低无线传感器网络的能量消耗,提出一种可扩展的动态平均一致卡尔曼滤波算法.根据预测的下一步目标位置,将无线传感器网络的节点动态组织成簇,多个传感节点协作执行目标的检测及分布式状态估计.给出三种可扩展动态一致卡尔曼滤波算法,即基于观测值、观测新息和估计值的一致性卡尔曼滤波,适应于不同情况的目标跟踪.簇中传感节点仅需接收邻居节点的信息,簇头节点负责下一步任务节点的选择并将当前状态估计值和对应的误差协方差发送给下一步的任务节点以减少整个网络的通信量.仿真结果表明,基于观测值、新息及估计值的分布一致卡尔曼滤波在跟踪精度方面与集中卡尔曼滤波性能相当,而其分布式结构决定了算法具有更强的鲁棒性和容错能力,能够提高系统的可靠性.