AdHoc网络中一种链路负载均衡的节能路由协议

传统AdHoc网络路由协议主要是基于“最短路径”来考虑,会在网络中造成对一些“热点节点”的过度使用和链路负载不均衡。针对AdHoc网络中移动节点能量有限和链路负载不平衡的问题,文中提出基于链路负载均衡的节能路由协议（1inkLoadBalancingandEnergySavingroutingprotocol,LBES）。该协议通过考虑网络中节点生存时间和节点间链路通信效率两个方面因素,基于这两方面性能重新定义和计算链路性能,以达到优化路由选择的效果的目的。仿真结果表明,与DSR和MRL相比,LBES有效地延长了网络寿命,降低了网络传输时延,提高了网络的可靠性。     

使用新判据的改进型DSR协议

传统的无线Mesh网络路由协议都集中于寻找具有最小跳数的路径,但是,这样的路径可能会包含高损耗的链路,从而导致网络吞吐量的大幅度降低。因此,新的路由算法通过进一步考虑链路质量来选择更好的路由。首先,为方便新的路由判据的使用,局部优化了传统的DSR协议为改进的DSR协议。然后,为实现路径链路质量最优与最小跳数之间的均衡,提出一种新的路由判据O-WCETT,将其与WCETT（累计期望传输时间）、HOP（最小跳数）分别应用于改进后的DSR（动态源路由）协议中,采用NS2仿真软件对其性能进行评估。仿真结果表明,在相同的无线传输和网络规模条件下,使用新路由判据O-WCETT的改进型DSR协议使得网络的分组投递率性能更高,端到端平均时延和路由开销都明显减小,并且随着节点移动速度的加快,使用新判据的DSR协议带来的网络性能改善更为显著。     

基于链路稳定度的车载网路由协议研究

针对车载网中节点移动速度快,拓扑结构变化速度快的特点,以及AODV协议广播式路由链路存活时间短、平均端到端时延大等问题,提出了一种通过计算链路稳定度的方式来改进AODV协议.在节点进行广播时,首先计算转发角度,然后,再将投影最长和链路生存时间最长作为综合选择条件,以此高效地选择路径相对较短以及链路相对稳定的路由.通过这种方式,改进后的AODV协议很好地解决了网络中链路易断裂的问题,提高了数据包的投递率,降低了平均端到端的时延.利用NS2仿真软件进行性能仿真,结果表明:改进后的AODV协议在包递率、平均时延和吞吐量方面优于传统模型.     

智能电网中电力线通信网络负载均衡的机会路由协议

针对智能电网（SG）中电力线通信（PLC）网络中负载均衡的问题,提出了一个自适应机会路由协议——负载均衡的机会路由协议（LBORP）。在LBORP中,所有收到数据包的候选转发节点都有机会参与到数据包的转发中,不再局限于一条路由路径,避免了流量仅从一条链路经过导致的负载不均衡现象;而且候选转发节点的转发优先级不仅考虑到转发节点到目的节点的距离,还考虑到了PLC链路的不稳定性以及流量的变化。除此之外,在LBORP中采用一种隐式确认方案,进一步减少协议的端到端时延。在仿真实验中,与基于有序树的PLC路由协议（PLC-TR）和PLC机会路由协议（PLC-OR）相比,LBORP在时延上分别降低了19.7%和45.8%,在丢包率上分别降低了23.4%和32.5%。实验结果表明,LBORP能够实现网络的负载均衡,提升网络的可靠性并减小端到端时延。     

面向环境监测的WSN中基于定向传输的高能效路由算法

能耗问题是WSN在环境监测中发展与应用中的主要限制因素,而路由协议成为解决Qos(即能耗、网络生命周期、网络可扩展性和包开销等)相关问题的研究热点.动态路由协议适用于能量密度较小的场景,但当节点模式从活跃转睡眠时,数据包需要等到下一个发送时间点才能发送,从而降低网络能效、增加数据包的端到端时延,进而增加了网络能耗.为了解决该问题,本文提出了一种基于PEGASIS与DSR联合优化的路由协议JPDORP(Joint PEGASIS-DSR Optimized Routing Protocol),JPDORP有PEGASIS和DSR协议的共同特征,同时也融合运用了遗传算法和细菌觅食优化方法以确定能效最优的传输路径.仿真结果表明,算法在误比特率、时延、能耗、吞吐量方面均有增益,能够提供更好的Qos保障和延长网络生命周期.     

基于节点编码感知的机会转发路由协议

针对现有考虑节点编码机会的编码感知路由协议Ex CAR(a coding-aware routing protocol termed extended coding aware routing)在无线链路不稳定的情况下转发节点集内的节点在计算编码机会时可能产生误判,以及在转发节点集内选择最优编码节点时需要交换大量的数据包缓存信息会导致较大的端到端时延和网络开销等问题,提出一种适用于多跳无线网络的节点编码感知机会转发路由协议NAOFP(node network coding aware opportunistic forwarding routing protocol)。NAOFP协议通过引入基于侦听概率的附加ID信息添加机制和转发节点集的最优转发节点选择机制,提高了网络吞吐量和编码包的解码成功率,减小了数据包的平均端到端时延。仿真结果表明,与Ex CAR协议相比,NAOFP协议在网络吞吐量、平均端到端时延、编码包的解码成功率等方面的性能均得到了有效的改善。     

电力通信网络中负载均衡的路由协议

在电力通信网络中,负载均衡能够减少瓶颈节点的过载情况,有助于提升电力通信系统的可靠性和网络资源利用率。针对电力通信网络独特的结构与流量特征,提出一种确定性路由与机会路由相结合的负载均衡的路由协议。每个节点从以自己为中心的区域中选出候选节点集合负责转发数据包,候选节点依据局部的准确代价与远处的估计代价划分优先级并决定转发概率。与负载均衡优先的开放最短路径优先（LBA-OSPF）协议相比,节点平均负载降低了32.3%,端到端时延减少了50.3%。     

基于链路状态认知的无线Mesh网路由协议

在分析无线Mesh网路由协议所面临挑战的基础上,结合无线Mesh网络的性能要求,以优化链路状态路由(OLSR)协议为原型,采用跨层设计理论,提出了一种基于链路状态良好程度的路由协议LR-OLSR。该协议引入了认知无线网络中的环境感知推理思想,通过对节点负载、链路投递率和链路可用性等信息进行感知,并以此为依据对链路质量进行推理,获得网络中源节点和目的节点对之间各路径状态良好程度的评价,将其作为路由选择的依据,实现对路由的优化选择,提高网络的吞吐量,达到负载均衡。通过与OLSR及其典型改进协议P-OLSR、SC-OLSR的对比仿真结果表明,LR-OLSR能够提高网络中分组的递交率,降低平均端到端时延,在一定程度上达到负载均衡。     

结合距离与队列积压的无线Mesh网络拥塞感知路由协议

针对无线Mesh网络中路由的拥塞问题,提出了一种结合距离与队列积压信息的拥塞感知路由协议(DR-CAR)。首先,结合链路质量源路由(LQSR)协议中的距离度量和E-Backpressure协议中的队列积压度量构建一种新的链路质量度量。然后,每个节点通过探测数据包来计算链路质量,并通过控制数据包和其邻居节点进行交互,以此来更新链路质量。最后,节点根据链路质量来选择下一跳节点,从而构建从源节点到目的节点之间的最佳路径。另外,在MAC层中为控制数据包分配最高的优先级,同时保证控制数据包的安全性。仿真实验表明,在不同的链路负载下,该协议在网络传输时延和网络吞吐量方面都具有优越的性能,具有可行性和有效性。     

基于蚁群优化的AdHoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议

本文提出了基于蚁群优化(ACO)算法的Ad Hoc网络生存时间和其他网络性能平衡路由协议(ABEAR)。协议按需发送人工蚂蚁进行路由发现,综合节点残留的信息素浓度、下一跳节点剩余能量、节点周围链路质量和拥塞情况选择下一跳节点来转发数据包,尽量避开信道使用频率较高的路径,减少了因信道冲突、数据包丢失和数据包重传所造成的能量损失,还缩短了网络传输时延,提高了网络吞吐量。协议还采用跨层机制根据MAC层通信活动情况,在保证网络连通性的前提下使部分空闲节点转入睡眠状态来节省能量消耗。仿真表明,与AODV协议相比,ABEAR协议在网络生存时间、数据包交付率和端到端平均时延方面均有较大改善。     

Modeling the effect of node synchronization times in ultra-wideband wireless networks

Ultra-wideband wireless (UWB) can provide the physical layer for high-throughput personal area networks. When UWB is used for communication between many nodes, relatively long acquisition times are needed when dropping and re-establishing wireless links between the nodes. This paper describes the development and use of mathematical and simulation models to investigate the impact of dropping and reacquiring links between nodes on average packet delay; we also consider the performance of the alternative strategy of forwarding packets through intermediate nodes without breaking the established wireless links. The work presented here assumes that no specific MAC layer protocol, such as WiMedia UWB MAC, is in operation. The paper describes the models, explains the selection of modeling parameters used, compares the average packet delay for a network of three simple UWB nodes and for a ring of ten UWB nodes and explains the use of these results for network design engineers.     

基于非均等分区的无线传感器网络路由协议

针对无线传感器网络（WSN）存在簇头节点分布不合理以及节点负载不均形成的“热点”问题,提出了一种基于非均等分区的非均匀分簇路由协议（UAUC）。UAUC通过非均等分区对网络进行划分,并在每个区域中根据能量因子、距离因子以及密集程度因子选择合适的簇头节点。此外,在簇头节点之间构造一棵负载均衡路径树,解决数据传输时存在的“热点”问题。仿真实验中,与低功耗自适应集簇分层（LEACH）协议,分布式能量有效非均匀成簇（DEBUC）协议以及基于非均匀分簇的无线传感器网络分层路由协议（HRPNC）相比,UAUC协议的簇头节点分布更加合理;UAUC在生存周期上较LEACH协议,DEBUC协议与HRPNC协议分别提高了88%,12%与17.5%;UAUC的节点平均剩余能量高于LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议,并且节点剩余能量方差小于LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议;UAUC协议在数据包接收量上较LEACH协议,DEBUC协议和HRPNC协议提高了400%,87.5%与25%。实验结果表明,UAUC能够有效地提高能量效率和数据包接收量,均衡能量消耗,延长网络的生存周期。     

基于分形散粒噪声的天基网络流量生成

为在天基网络中进行应用级开发与研究，需要对背景业务流量进行建模并实时生成。本文提出了一种基于分形散粒噪声的卫星网络聚合背景流量生成算法，该算法根据星间链路的差错特性、星上路由器随机丢弃策略、星间路由往返时延抖动特性、拥塞控制策略，对单个流的速率波动进行建模，进而使用分形散粒噪声过程对天基组网中的聚合业务务流量进行模拟生成。本文在空间综合信息网络仿真环境中使用该算法对SCPS-VJ空间传输控制协议聚合流量进行了模拟生成。仿真结果表明，该算法能够生成符合空间网络
特性的背景流量。     

Modelling a packet-switching network

The basic traffic parameters involved in the analysis of a packet-switching network and its nodes are identified. The paper considers a virtual call of the CCITT X.25 protocol to derive the basic flow in a network. Traffic offered to the various hierarchical levels of the network depends on the information increase imposed by the protocol. Several efficiency levels are derived at different time levels, and are used to relate network traffic to user traffic. The sensitivities of these packet levels to packet size, packet delay and window size are evaluated for both interactive and batch traffic.     

基于贪婪策略的高效可靠多播路由协议

无线Mesh多播路由协议多数是通过建立多播树实现,导致一些相邻链路上可利用的传输被忽略。另外,建立多播树的过程需要占用较多的时间和空间资源,以及整个网络的全局信息。为进一步提高网络性能,在Mesh网络多播路由中采用贪婪策略,不建立多播树,而是让在局部区域内发送效率最高的节点发送数据,充分利用无线Mesh网络中的有效链路,且仅需相邻节点间的局部信息即可实现完全分布式。仿真实验结果表明,基于该策略的路由协议比Pacifier协议的性能有较大提高。     

无线Ad Hoc网络中最佳分组长度问题的研究

为给无线Ad Hoc网络设计者提供参考依据，基于场景，用仿真方法研究了采用不同分组长度传输CBR业务时的网络性能，并给出了相应的最佳分组长度。仿真中采用了DSR路由协议。结果表明，在网络中的CBR连接数一定的情况下，有一个最佳的分组长度，当源节点以这个最佳分组长度发送业务时，网络性能最优；当采用的分组长度由苎佳长度逐渐减小时，网络性能很快变差；当采用的分组长度由最佳长度逐渐增加时，网络性能逐渐变差，但与最优的网络性能相差不大。     

Enhanced fault tolerant routing algorithms using a concept of “balanced ring”

Fault rings can be used to guide messages bypass faulty nodes/links in a fault tolerant interconnection network. However, nodes on the fault ring become hot spots, thus causing uneven distribution of the traffic loads. To avoid such traffic congestion, a concept of the balanced ring is proposed in this paper. The proposed balanced ring, defined as concentric rings of a given fault ring, can be applied to the fault tolerant routing algorithms for mesh and torus topologies. By properly guiding messages to route on the balanced ring and the fault ring, more balanced link utilization and greatly reduced traffic congestion can be achieved on a fault tolerant network. Methods of applying the balanced ring concept to some published fault tolerant routing algorithms are discussed. Proof of deadlock and livelock freedom is also presented. The use of balanced ring does not need to add new virtual channels. The performance of two routing algorithms with and without the balanced ring is simulated and evaluated. The results indicate that routing algorithms with the balanced rings constantly yield larger throughput and smaller latency than those without.     

Energy-aware traffic engineering: A routing-based distributed solution for connection-oriented IP networks

The present paper deals with energy saving in IP networks and proposes a distributed energy-aware traffic engineering solution, named DAISIES, for switching off network links according to traffic variations. DAISIES works in a connection-oriented network, e.g. an IP/MPLS network, and follows a routing-based approach, i.e. it acts on the routing algorithm whilst link switch-off/on are consequence of routing decisions. The basic idea is to re-compute the path of each traffic demand when its requested capacity changes. A specific cost function is used to compute link weights into the shortest path routing algorithm with the goal of keeping unused as many links as possible. The main advantages of DAISIES can be summarized as follows: (i) no changes are required to current routing and signaling protocols, (ii) packet loss is completely avoided, (iii) both traffic decreasing and increasing and changing network conditions are automatically managed, and (iv) link switch-off/on take place transparently to the routing protocol and to other nodes. The performance of the proposed solution is evaluated in terms of energy saving relative to a static network optimized to support the peak traffic. Results show that DAISIES is able to save about 30% of energy in several traffic conditions. Moreover, it is shown that it is possible keeping the additional complexity low and still reaching high energy efficiency.     

神经网络预测Ad hoc节点流量的路由协议

提出了一种基于神经网络预测模型对网络流量负载进行预测的负载均衡协议NNP-LBRP（Load-Balanced Routing Protocol based on Neural Network Prediction model）,该协议利用RBF神经网络预测模型对Ad hoc网络中的节点流量负载进行预测,根据预测到的下一时刻的流量负载状况,在节点出现拥塞之前提前更换路径,避免中间节点出现拥塞,以此来提高网络的性能。协议中的流量值是以MAC层接口队列长度来衡量,负载均衡中的负载是流量负载。另外,协议在目的节点处采用了延迟应答策略,即在多路径中选择负载最轻的路径应答,对改善网络的性能也有一定作用。仿真结果与AODV路由协议进行比较,数据包投递率提高了约10%;平均端到端延时平均降低了27%;网络开销平均降低了26%。