一种基于部分网络编码的无线网络机会路由算法

结合机会路由和网络编码两项新技术各自的优势,提出了一种新的基于部分网络编码的机会路由算法(Opportunistic Routing Algorithm for Wireless Network Based on Partial Network Coding,ORAPNC)。为了避免数据包分叉传输,同时利于执行转发节点间协调机制,ORAPNC首先以期望传输次数作为路由度量建立一条固定路由,并将候选转发节点集中在这条固定路径附近;为了充分减小网络中的冗余数据包,ORAPNC采用一种新的转发节点间协调机制(Forwarding Nodes Coordination Mechanism,FNCM)来实现每跳的数据包传输。仿真结果表明,与其他相关路由协议相比较,ORAPNC可以有效提高网络吞吐量,减小目的节点解出原始数据包的平均时延。     

基于低占空比的机会汇聚树路由协议

针对无线传感器网络(WSN)中存在节点剩余能量不足而导致的路由失效问题,提出一种基于低占空比的汇聚树机会路由算法CTOR。在CTOR中,首先根据网络的传输质量需求确定路由候选节点集;然后,节点以广播方式向所有候选节点传输数据包,收到数据包的候选节点再以一定概率转发该数据包,转发成功的候选节点即为选定的路由节点。概率的引进保证了高数据传输质量与轻网络负载;同时,网关节点发送时间同步控制信息以达到全网时间同步的目的;节点根据固定占空比进行休眠切换,以减少节点的能量消耗,延长网络的生存周期。仿真实验表明,基于低占空比的协议可有效地避免网络空洞问题,延长网络的生存周期;同时,机会性的转发可以有效地提高数据包的成功接收率,降低网络的丢包率。     

一种延长无线传感器网络生存时间的机会路由

为了使无线传感器网络节点的能量均衡消耗,防止某些节点的能量过早耗尽,提出了一种延长网络生存时间的机会路由(PLOR)。针对机会路由的传输机制,根据节点的能量模型,综合考虑了节点的期望传输次数(ETX)和剩余能量(RE),提出了一种路由测度EC和基于它的候选转发节点集的选择策略。在候选转发节点的协调转发上,采用数据包序列表(PSL)的方式来增加传输协调的成功率。仿真实验表明:相比于ExOR,PLOR进一步提高了吞吐量,降低了能耗,尤其网络的生存时间有了明显的提高。     

基于水压的水下传感网络的选播路由协议

在水下传感网络中,由于传感节点的移动以及节点带宽和能量受限,设计从移动节点至声纳浮标的有效选播路由协议存在挑战.为此,提出一种基于水压的水下传感网络的选播路由HPAR(Hydraulic-Pressure-based Anycast Routing)协议.HPAR协议通过水压决策路由,并依据数据包权重,择优选择下一跳转发节点.当传感节点需要传输数据包时,HPAR协议就利用数据包优先权值ADV(ADVancement)构建候选转发集,再利用归一化的权值NADV(Normalized ADVance)评估候选转发集内节点成为下一跳节点的"适度性",然后,将候选转发集划分不同的簇,使得簇内的节点均在彼此的通信范围内,再计算每个簇的期望权值EPA(Expected Packet Advanced),具有最大EPA的簇成为下一跳转发簇,最后,再利用定时器抑制冗余数据包数,并优化定时参数.仿真结果表明,提出的HPAR协议有效地提高数据包传输率、降低冗余数据包数.     

采用转发优先级的水下传感网络的机会路由

机会路由OR(Opportunistic Routing)在水下传感网络中广泛应用。然而,现存OR协议忽略了一个问题:转发节点采用恒定转发优先级,其加剧了部分节点的能耗,也未能平衡节点间的能量消耗。为此,提出基于轮换转发优先级的机会路由RFP-OR(Rotating Forwarding Priority-based OR)。RFP-OR路由利用节点剩余能量,链路可靠性和水压差值构建候选转发节点集,再计算候选转发节点集内每个节点的适度值,并依据适度值给节点设置转发优先级。最后,依据节点的转发优先级设置定时器,进而产生下一跳转发节点。仿真数据表明,提出的RFP-OR路由的活动节点数得到有效的提高,并且数据包传递率也得到了提升。     

多跳无线网络中反馈式机会路由研究

提出多跳无线网络中反馈式机会路由(FOR).给出基于EPDTX指标的转发候选集产生策略,有效地做到了减少网络重发包数和传输时间消耗的平衡.根据候选集中节点ACK返回情况,分析网络局部拥塞状况,动态调整转发候选集和转发优先级,并给出基于ACK反馈的启发式候选集产生算法.仿真试验表明,FOR比传统路由算法(AODV)和极端机会路由算法(ExOR)多跳传输性能上有明显提升,并具有较强的抗网络拥塞能力.     

水下无线传感网络中一种地理-机会的混合路由

为了提高水下无线传感网络(UWSNs)的数据采集效率,提出基于地理-机会的水下无线传感网的混合路由(GOHR)。当源节点需要转发数据包时,首先计算候选转发节点集,并依据集内节点的归一化权重进行排序,形成转发簇;然后分析每个簇的期望权重值;最终由最大期望权重值的簇内节点转发数据包。同时,引用时延机制,抑制冗余数据包。仿真结果表明,提出的GOHR协议提高了数据包传递率,降低了数据包传输时延。     

VANET城市场景下一种优化的地理信息路由协议

车辆的高速移动以及城市场景中的障碍物使得车辆间的通信链路变得异常脆弱。而现有的多数地理信息并没有考虑链路的稳定、可靠性,产生了高的数据包丢失率和高的数据包传输时延,降低了网络性能。为此,提出了一种优化的地理信息路由协议IGR(Improved geographical)。IGR协议在数据包转发过程中,考虑了源车辆离候选车辆间的相对移动方向、候选车辆离目的车辆的距离以及beacon接收率,尊重车辆间无线链路的不稳定性事实。IGR协议择优选择具有稳定链路的车辆作为下一跳数据包转发节点。最后,评估了提出的IGR协议,并与现有的地理信息路由进行比较分析。结果表明,提出的IGR协议在数据包传输时延、数据包传输率性能优于GPCR和RBVT-R协议。     

基于REPBR跳数效用转发的改进路由算法

针对基于压力的水下无线传感器网络路由协议数据包传输路径距离过长、能量消耗不均衡等问题,提出一种基于REPBR跳数效用转发的改进路由算法。采用一种效用函数策略即加入剩余能量、节点间的跳数和链路质量3种因子解决能量消耗不均衡的问题,引入最小跳数算法获取节点到sink节点的跳数值,在数据包转发阶段综合比较路由效益选择最佳转发节点。仿真结果表明,改进后算法相比REPBR、EEDBR、DBR有较小的网络时延,提升了数据包的转发效率,提高了网络性能。     

面向车载网的基于接收率的节点选择的多跳路由协议

VANETs车载网是一种大型的复杂网络,具有节点高速移动、拓扑频繁变化等特性。多跳路由被广泛应用于VANETs,其通过广播请示消息REQ(Request)选取下一跳转发节点。然而,不断广播REQ降低了信道的可用性,增加了网络拥堵率。为此,提出基于RBNS(reception rate based node selection)路由方案。该RBNS在决策路由时无需广播REQ消息,源节点只需通过每个节点的reception rate信息,选择下一跳转发节点。同时,REQ仅向离目的节点近的节点方向传播,在节点的一跳通信范围仅传输一次,从而减少了路由跳数和REQ消息数量。仿真结果表明,RBNS在吞吐量、数据包丢失率和数据包碰撞率方面均得到有效的提升。     

基于SASR的多路径协议SAMSR研究

比较和分析了自组网络中单路径与多路径的反应式路由协议,在SASR的基础上提出了一个新的多路径路由协议SAMSR。它通过记录重复的RREQ报文以获得更多网络拓扑信息,从而发现更多的可达路径,以及在收到重复的RREP报文后,发回重选报文RSEL保证路径间的节点不相干性。最后通过在NS-2平台上模拟考查其性能,表明SAMSR协议虽然增加了网络开销,但提高了分组抵达率,减少了端到端的路由时延。     

无源感知网络中能耗和延迟平衡的机会路由协议

部署于野外的感知网络在应用时广泛存在节点能量不足的问题,而新型的使用能量收集技术的节点可以通过周期性地从环境中获取能量来延长网络的生存周期.因此,针对使用能量收集型节点的无源感知网络,能耗不再像有源节点网络那样成为制约网络性能最关键的因素.综合考虑能耗和延迟,可以在使节点获得较长生存周期的同时提高数据到达基站的速度.针对现有应用于无源感知网络的路由协议大多不能兼顾能耗和延迟性能的问题,提出了能耗和延迟平衡的机会路由协议（balance of energy and delay opportunistic routing protocol,简称EDOR）.该协议通过分析节点通信过程来估算节点的预期能耗值,使得节点选择令自己能耗较低的邻居节点作为转发候选.在最终确定转发节点时,该协议通过结合候选节点下一跳邻居节点的占空比信息来进行决策,使得发送节点选择能够更快将数据转发出去的候选节点来降低延迟,从而实现能耗和延迟性能的平衡.最后,该协议还通过设计退避策略来实现转发节点的单一性,减少机会路由过程中产生的不必要的数据包副本数量.     

HiMAC:一种用于消息认证和加密的分层安全协议

为检测并阻止恶意节点伪装成新的可信节点攻击移动自组织网络,该文提出了一种用于消息认证和加密的分层安全协议(HiMAC)。该协议将分层消息认证码用于保护移动Ad-Hoc网络中的数据传播。在源和目标之间的由中间节点转发分组时动态地计算可信路由,在每个中间节点对数据包进行签名和加密,防止攻击者篡改数据包或修改其跳数,实现数据可信传输。在NS2模拟器中,运用Crypto++库中的RSA算法对HiMAC进行测试。结果表明:HiMAC可以检测和阻止对MANET节点和数据包的攻击;与原有的A-SAODV安全机制相比,HiMAC平均跳数减少了47.1%,平均队列长度减小了35.5%,节点数据包数量降低2.5倍,其性能明显优于A-SAODV。尽管HiMAC的密码操作给路由协议带来了额外的开销,但由于HiMAC采用基于信任机制动态建立安全路由,使得节点能够动态地选择路径上的下一个节点,不必始终保持安全路由,使得HiMAC中的增减开销可以相互抵消达到平衡。     

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。     

DAWA: Defending against wormhole attack in MANETs by using fuzzy logic and artificial immune system

Mobile ad hoc networks (MANETs) are mobile networks, which are automatically outspread on a geographically limited region, without requiring any preexisting infrastructure. Mostly, nodes are both self-governed and self-organized without requiring a central monitoring. Because of their distributed characteristic, MANETs are vulnerable to a particular routing misbehavior, called wormhole attack. In wormhole attack, one attacker node tunnels packet from its position to the other attacker nodes. Such wormhole attack results in a fake route with fewer hop count. If source node selects this fictitious route, attacker nodes have the options of delivering the packets or dropping them. For this reason, this paper proposes an improvement over AODV routing protocol to design a wormhole-immune routing protocol. The proposed protocol called defending against wormhole attack (DAWA) employs fuzzy logic system and artificial immune system to defend against wormhole attacks. DAWA is evaluated through extensive simulations in the NS-2 environment. The results show that DAWA outperforms other existing solutions in terms of false negative ratio, false positive ratio, detection ratio, packet delivery ratio, packets loss ratio and packets drop ratio.     

高动态航空自组网中考虑优先级的逐跳路由协议

针对航空自组网频繁的拓扑变化、网络断开的问题,提出一种考虑优先级的逐跳路由（priority concern hop-by-hop routing,PCHHR）协议。PCHHR依据运动方向优先、距离次之的原则选择下一跳路由节点,优先选择向目的节点运动的邻居作为下一跳节点,次优选择距离目的节点最近的邻居作为下一跳节点;区分数据报文的时延需求,优先转发时延约束小的数据。仿真结果表明,PCHHR在较低的控制开销和端到端时延下,总体数据分组投递率高于航空路由协议（aeronautical routing protocol,AeroRP）、贪婪转发路由和传统的端到端路由协议,提高了高实时性数据分组的投递率。     

基于萤火虫群优化的Ad Hoc网络路由协议

针对Ad Hoc网络拓扑结构多变、网络生存时间受限及数据包分组传输效率低下等问题,本文借鉴萤火虫群优化算法的思想,提出了一种基于萤火虫群优化的Ad Hoc网络路由协议。路由协议用萤火虫优化算法的荧光素强度的更新规则与无线自组网络中的节点移动速度、拥塞程度、节点剩余能量及节点间的距离等因素相互映射,改进萤火虫群优化算法中的搜索萤火虫、驻留萤火虫及回溯萤火虫用于完成Ad Hoc网络中路由协议的路由发现、路由选择及路由维护等过程,整个协议无须传送大量的控制分组,即可实现Ad Hoc网络的稳定。仿真实验结果表明,与AODV及基于蚁群优化的路由算法AntRouting协议相比,本文所提出的路由协议在端到端延时、分组数据传输率及网络生存时间上均有良好的性能。     

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%。