移动Ad Hoc网络通信量相关干扰感知路由协议

干扰严重影响移动Adhoc网络的网络吞吐量、能量消耗、网络寿命等性能.在已有基于邻居数目和分布位置的干扰模型基础上,进一步考虑各邻居上的通信量情况,提出通信量干扰模型.并在该干扰模型的基础上,提出一个通信量相关干扰感知路由TIR(traffic load-based interference-aware routing)协议.TIR通过在源节点和目的节点之间选择干扰最小的路径来降低数据包在转发过程中可能受到的干扰.模拟实验结果表明,所提出的通信量干扰模型符合移动Adhoc网络的特性,通信量相关干扰感知路由协议对网络寿命、通信延迟及吞吐量等网络性能有明显改善.

无线传感器网络一种改进的随机密钥预分配方案

为解决基本的随机密钥预分配方案连通率较低的问题,提出了一种无线传感器网络的密钥管理改进方案。通过执行一个"邻居"节点扩展协议,使安全孤立节点与一跳以外的节点进行共享密钥发现,从而找到至少一条安全路径来保证网络的安全连通。对改进方案和原有方案在全局连通率、安全性和能量消耗等方面性能的分析与仿真结果比较,表明密钥管理的改进方案以有限的额外密钥协商开销为代价,能换来网络全局安全连通率、可用节点总能量和安全性能的提高。

方向和位置泛洪的车联网区域路由协议

为提高车载自组网路由发现、数据传输效率,对区域路由协议进行改进。考虑到车载自组网(VANET)通信环境(道路布局、方向、位置等)多样性,通过判断节点间位置关系缩小泛洪区域,下一跳优先选择该区域内与源或目的节点移动方向相同的节点,进一步减少转发节点数目,以此精细化限制泛洪。为适应VANET拓扑频繁变化链路脆弱特性,目的节点优先选择相同移动方向节点数最多,且平均邻居节点数最多的链路,保证数据可靠传输。仿真结果显示:改进方案较好地克服了原协议全向洪泛引起的网络开销大、单一跳数路由选择导致的丢包率、重传率较高等缺点,能够较好地适应VANET网络通信。

基于邻结点表的MANET网络路由协议

本文先分析了当前MANET系统中的路由协议,提出了一种基于邻结点表的路由协议算法,利用邻结点信息,提高了路由的自我维护能力。最后通过仿真实验,验证了该算法的有效性。

WSN中基于区域感知的改进AODV路由协议

AODV路由协议是无线自组网中的经典协议,适用于无线传感器网络(WSN)。但是该协议在路由发现阶段通过跳数建立路径,导致网络拥塞严重、部分节点过早失效以及活动路由频繁断裂,从而引起传输时延延长、路由开销增大、网络寿命缩短等问题。针对WSN中能量分布不均衡以及对邻居节点依赖性强的特点,提出基于区域感知的改进AODV路由协议。在路由发现阶段,引入QoS需求参数中的时延作为路径主权重,并计算区域变化率对路径主权重产生的正负增益,采用最优路径选择算法选取权重最小的路径,并将其作为最优路径。在路由维护阶段,通过计算区域能量和节点距离,丢弃区域中质量较差的节点,减少冗余拓扑和链路故障现象的发生。实验结果表明,相比传统的AODV协议,该协议的端到端时延和路由开销分别降低47.73%和48.00%,分组转发率和网络生存时间分别提升6.97%和14.80%。

簇首优选改进算法设计及其网络能耗影响研究

无线传感网络是由大量传感节点构成的分布式自组织网络,而传感节点采用电池供电,其有限的能量严重影响了网络的生存周期。本文提出了一种新的异构感知路由协议(ED-SEP),该协议在分簇阶段综合考虑节点的剩余能量和覆盖半径范围内邻居节点的疏密程度及与基站的相对距离大小,从而选举出更具优势的簇首。采用MATLAB仿真分析了ED-SEP协议在改变基站位置和节点初始能量下的性能表现,并与稳定选举协议SEP、E-SEP进行比较。结果表明:通过改变网络中的参数,ED-SEP协议的网络稳定期相比SEP协议和E-SEP协议分别提高了29.6%和25.7%,基站的数据接收量达到了E-SEP协议的近3倍,有效提高了网络的能量利用率,极大地改善了无线传感网络的性能。

无人机自组网中基于节点差异的AOMDV协议

AOMDV协议采用路由跳数为选择标准,在用于无人机自组网时存在链路不稳定和路由修复效率低的问题。为此,提出基于节点差异的路由协议ND-AOMDV。通过GPS获得无人机的方向和速度,以速度为向量构建无人机组模型。在此基础上,通过比较无人机速度向量的变化,选择节点差异最小的路径作为路由路径,并在路由修复时从断裂处寻找上下游节点能量最高的共同邻居节点重建链路。仿真结果表明,ND-AOMDV可有效增强路由稳定性和网络性能,与AOMDV和PE-AOMDV协议相比,其剩余能量分别提高42.7%、35.1%,平均端到端时延分别降低90.3%、89.5%,路由恢复频率分别降低79.1%、79.7%,路由开销分别降低50.3%、26.9%。

无人机自组网中基于邻节点筛选的GPSR协议

在无人机自组网中,针对贪婪周边无状态路由(GPSR)协议中邻节点位置不准确及数据转发效率低下的问题,提出一种基于邻节点筛选的GPSR(GPSR-NS)协议。GPSR-NS协议采用失效节点筛选机制,预测邻节点当前时刻的位置,剔除已失效的邻节点,降低失效节点的数据转发概率,同时利用空洞节点筛选机制,剔除下一跳可能成为空洞的邻节点,提前避免数据转发到空洞节点处,从而建立更加稳定可靠的通信网络。仿真结果表明,与GPSR协议和MP-GPSR协议相比,GPSR-NS协议的平均端到端时延和路由开销降低了56.79%、21.94%和50.67%、38.81%,网络吞吐量提高了147.86%、102.12%。

无人机自组网中AODV路由协议的改进

改进自组织按需平面距离向量(ad hoc on-demand distance vector,AODV)路由协议,以缓解其在无人机自组网中链路易断裂和修复效率低且开销大的问题。以路由开销最小、平均邻居节点数最大和节点间链路失效时间最长为优化标准建立链路,以保证链路的稳定性。从断裂处寻找上下游节点能量最强的共同邻居节点,分别建立其与断裂处上下游节点之间的链路,以提高修复速度,并避免断裂位置约束。当无人机节点速度为100m/s时,改进协议节点剩余能量增加54.4%,端到端的时延可降低21%,路由发现频率降低53%,丢包率降低17.2%。

一种基于邻接节点信息的合作式Ad Hoc网络协议

在802.11协议中,DCF(Distributed Coordination Function)机制是节点共享无线信道进行数据传输的基本接入方式,为了解决无线网络中隐藏节点问题,使用RTS/CTS机制减少冲突,然而当网络节点数增加时,节点传输的冲突次数亦增加,从而使网络性能明显下降。因此,需要设计新的MAC协议,以适应当前Ad Hoc网络应用的快速发展。在IEEE 802.11的分布式协调功能访问机制(DCF)基础上,本文设计新的节点合作式的网络协议(C-MAC)。C-MAC节点通过控制帧获得本节点2跳内的邻接节点信息,并且根据邻接节点的信息设计调度算法,使节点以轮询的合作方式传输数据,有效地避免冲突。仿真实验表明,在改变节点速率、帧长度、网络节点数等参数情况下,分别以吞吐量、单帧传输时间和公平性为指标,对DCF和C-MAC协议进行性能比较。在节点传输速率为11Mbps时,C-MAC协议吞吐量比标准DCF最多可增加50%。

基于非均匀分簇的WSNs路由协议

在无线传感器网络中,由于节点间能量消耗不平衡导致网络过早死亡。为了解决这一问题,提出一种基于非均匀分簇的路由协议NCRP。首先,在选举候选簇头的过程中加入节点的能量因子改进阈值公式。其次,在计算簇头竞争半径时加入节点度因子和距离因子。最后,在数据传输节点定义了能耗函数。仿真结果表明,NCRP协议可以均衡网络能耗,延长网络生存时间。

蛙人协作中的水下无线光通信邻居发现方法

针对蛙人在水下协作执行任务时保持良好通信的需求,研究采用无线光通信技术的节点邻居发现方法。由于光束具有方向性,为了保证邻居发现效果,基于无线光水下传播特性设计半球形通信节点结构,通过成对使用的方式完成对蛙人周围三维空间的覆盖。在半球形节点结构基础上研究采用握手交互信息帧的邻居发现协议,通过发光二极管(LED)逐向扫描发送交互信息的方式,可以不依靠外部定位信息发现相邻蛙人节点。针对蛙人在运动状态下通信链路容易发生中断的问题,研究通信链路的跟踪保持方法。仿真结果表明,在合理选择节点结构参数的情况下,邻居发现方法能有效发现邻居节点,建立通信链路,跟踪保持方法也能显著降低通信链路的中断次数。

无线紫外光协作无人机编队邻居发现方法

针对无人机编队在空中集结与组网的初期,需要进行快速邻居发现。根据紫外光近直视通信特点设计球形紫外LED通信节点模型,按照经纬线划分的方式改变每条纬线上经线的个数合理分布LED。针对邻居发现过程中存在的信道冲突和邻居发现效率问题,设计一种包含随机概率的握手交互信息帧,引入随机概率减少信道冲突的产生,提出了一种令牌衍生随机避让邻居发现算法,通过令牌的动态衍生与融合实现编队内令牌节点时钟同步,减少信道冲突的同时提高邻居发现效率。仿真实验表明,该球形紫外LED通信节点模型在合理的节点分布下,可以很好地完成三维空间的全覆盖;该邻居发现算法对比传统单令牌算法在邻居发现效率上显著提高,对比多令牌随机退避算法更好地减少了信道冲突,节省了能量的消耗,很好地平衡了信道冲突和邻居发现效率。