一种基于OLSR协议的分布式多跳自组网技术研究

AdHoc网络是一种移动无线网络,具有网络结构组织灵活等特点。优化链路状态路由(OLSR)协议是专为适应无线自组织网络需求并对纯链路状态算法进行优化而形成的一种标准化先验式路由协议。针对组网终端在系统运行中网络拓扑临机改变导致网络中存在多跳寻址的需求,设计采用一种基于OLSR协议的分布式多跳自组网技术。该技术通过分布式网络感知综合考虑网内成员连通性及转发意愿,并根据多点中继节点(MPR)集选择算法分布式自适应选取网络内中继节点,为用户提供多跳寻址能力。通过OMNET++仿真平台验证了其可行性。

OLSR协议MPR覆盖度对网络性能的影响分析

路由协议是无线移动自组网(Mobile Ad Hoc Networks,MANETs)的关键技术之一。针对优化链路状态路由(Optimized Link SState Routing,OLSR)协议中的多点中继(Multipoint Relay,MPR)覆盖度对网络开销的影响进行了分析。OLSR协议与一般的链路状态协议相比,其采纳了MPR机制,一定程度上抑制了网络中广播控制信息的洪泛,从而降低了网络中的控制开销,但是这种机制是否影响到路由的鲁棒性是值得探讨的问题。基于此,设计了相应的MPR选择算法并进行仿真实验。结果表明,适当提高MPR覆盖度能加快路由的收敛。

OLSR路由协议改进研究

优化链路状态路由协议(Optimized Link State Routing,OLSR)是Ad Hoc网络中的一种先验式的链路状态路由协议,在该协议基础上,通过在HELLO消息中加入二跳邻节点信息进行一跳广播,节点能获取所有的二跳邻节点及三跳邻节点,从二跳邻节点中选出中继节点(称之为多点二级中继节点MPL2R)覆盖三级邻节点,再从一跳邻节点中选出中继节点(称之为一级中继节点MPL1R,即原来的MPR),MPL2R和MPL1R完成了对所有的二跳和三跳邻节点的覆盖。修改TC消息内容,并改进MPR节点选择算法。通过对OLSR路由协议的改进,增加了路由开销,但从全局看,最后计算出的路径更接近全局最优。

基于扇形链路策略的改进蚁群分簇路由协议

针对网络覆盖区域较大、节点数量较多的无线传感器网络,容易出现部分节点过早死亡等情况,提出一种基于扇形链路策略的改进蚁群分簇路由协议RACO-SL。通过加入奖惩因子,同时对精英个体采用蚁群优化算法的概率生成新的后代个体,对于普通个体,通过与随机选择的精英个体进行交叉变异操作,改进蚁群优化算法,以整个网络每次通信的能耗为优化目标选取较优的簇头节点集。为待转发簇头节点设计从可动态调节的扇形区域中选择下一跳中继节点的链路转发策略。实验结果表明,与现有协议相比,该协议在延长网络寿命、提高通信链路质量、增强网络覆盖度方面表现良好。

用遗传算法寻找OLSR协议的最小MPR集

节点可以自由、自主地进入网络拓扑的特性,使得移动Adhoc网络(mobileadhocnetwork,简称MANET)被广泛应用于诸如灾难救援、战场等多种环境中.MANET中的路由要能迅速地适应频繁的网络拓扑结构的变化,同时最大限度地节约网络资源.OLSR(optimizedlinkstateroutingprotocol)协议是一个重要的MANET路由协议,而支撑此协议的一个关键技术是MPR(multipointrelays).在介绍了OLSR协议及MPR技术之后,揭示了目前启发式算法在寻找最小MPR上的弱点,提出了一种基于遗传算法(geneticalgorithm,简称GA)的新算法,并证明了该算法的收敛性.通过采用不同遗传策略将此遗传算法衍生成了4个系列算法,并在随机生成的拓扑上对其进行模拟.模拟结果分析显示:提出的遗传算法是可行和适用的,选择的启发式策略也是恰当和正确的.

基于OLSR协议的最小MPR集选择算法

针对传统优化链路状态路由(OLSR)协议中利用贪婪算法求解最小多点中继(MPR)集时存在冗余的问题,提出了一种基于全局改进的Global_OP_MPR算法。首先引入了一种基于贪婪算法改进的OP_MPR算法,该算法通过逐步优化MPR集的方法去除冗余,可以简单高效地得到最小MPR集;然后在OP_MPR算法的基础上,将全局因素加入MPR选择判据中,引入"全局优化"代替"局部优化",最终利用该算法可以得到整个网络的最小MPR集。在OPNET上采用Random Waypoint运动模型进行仿真,与传统OLSR协议相比,采用OP_MPR和Global_OP_MPR算法的OLSR协议在整个网络上有效地减少了MPR节点的数量,并且具有更少的网络负担拓扑控制(TC)分组数和更低的网络延时。仿真结果表明,所提出的算法均能优化MPR集的大小,提高协议的网络性能;同时,Global_OP_MPR算法由于考虑了全局因素,达到了更好的网络性能效果。

基于MAC层信息的OLSR改进方案

针对移动Ad Hoc网络通信节点共享通信介质且易受网络负荷影响的特点,提出了一种基于MAC层信息的OLSR协议改进方案。该方案通过对HELLO消息、TC消息的修改来获取并传输MAC层的拥塞信息,对路径选择算法进行改进以评估节点的网络负荷,选择出一条网络负荷和冲突较轻的路由,从而减少数据在MAC层和物理层的丢包。方案改进了TC消息源头节点的发送方式,采用源节点二次发送机制以降低对路由性能有重要影响的信令信息丢失的概率,稳定路由协议的性能,减少数据在网络层的丢包。仿真实验表明改进后的方案在网络负荷较重时,在不同的移动速率下均能提高数据传输的成功率,增强网络承受负荷的能力,提高其路由传输的性能。

基于OLSR和源路由的多径路由算法的改进

对基于优化链路状态协议(OLSR)和源路由的多径路由算法(SR-MPOLSR)进行仿真分析发现,由于网络拓扑信息不完整和多径耦合问题,SR-MPOLSR难以找到源路由路径,并且难以提高端到端分组传递的成功率.为此,对OLSR协议进行了扩展,增加了冗余扩散、代理发布和代理选择功能,以获得网络完整的拓扑结构;设计了一种耦合因子为0的多路径选择算法,以避免同源多径业务流之间的相互干扰.仿真实验表明,在大业务量的情况下,改进算法分组投递的成功率比原算法提高约10%.

面向命名数据网络的轻量级路由协议

命名数据网络(NDN)是一种以信息为中心的新型网络架构方案。为了获取网络全局路由信息,典型NDN路由协议基于数据同步协议实现全局路由更新。然而,这类同步协议工作于应用层,在动态网络环境中,存在网络信息更新代价高、网络动态变化感知能力差等问题。针对这些问题,设计并实现了一种轻量级命名绑定网络层路由协议(NBRP)。该方法将路由节点名称与其发布内容名称进行绑定,使得路由节点可以定向进行路由更新信息的请求,不需额外同步协议即可完成轻量级路由信息交换。为进一步减少路由更新的传输代价,设计了一种可复用的路由信息包命名格式和路由信息增量传输机制。同时,为测试方案的有效性,在Linux内核中实现了相应功能模块并进行测试。实验结果显示,在动态网络环境下,相比于传统NDN链路状态路由协议,提出的方法能够降低72%的路由更新同步代价,且链路状态感知与响应速度提高近一倍。

基于拓扑优化和链路感知的无线体域网路由协议

为解决无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)在人体运动过程中网络拓扑结构频繁变化导致链路质量和WBAN性能下降等问题,首先根据人体结构对WBAN网络拓扑进行优化,通过添加中继节点建立WBAN主干网,提供节点和hub之间相对稳定的链接,然后提出了适用于WBAN拓扑优化后的路由策略(Routing Protocol Based on Topology Optimization and Link Awareness,R-TOLA)。R-TOLA综合了链路质量感知和代价函数,通过调整主干网中继和节点中继获得最优化路径。仿真实验表明,基于拓扑结构优化和链路感知的R-TOLA协议和其他路由协议相比,在人体拓扑网络结构频繁变化的环境下具有网络生存时间更长、吞吐量更大等优势。

一种基于期望传输时间的多径OLSR路由协议

现有多径OLSR协议采用跳数作为路由度量,没有考虑链路中的丢包、带宽等因素。为此,提出一种基于期望传输时间(ETT)的多径OLSR路由协议。计算节点间链路的期望传输次数值和带宽值后进行路由选择,将ETT值作为路由度量。同时,为避免路径上的链路ETT值相差较大影响整条链路的稳定性,设计一种优化评判因子。仿真结果表明,相对ETT_MPOLSR、MPOLSR、OLSR协议,该协议能够提升网络吞吐量,提高分组投递率,降低平均端到端时延。

窄带自组网OLSRv2协议减少带宽占用量方法研究

窄带自组网(AdHoc)的高度动态性、低速传输与不稳定传输特征,导致其路由协议的设计尤其困难,尤其是如何减少路由协议的带宽占用一直都是业界的难题。首先分析了窄带无线自组网动态路由协议的减少带宽占用量的方法及其基本工作原理,然后在一种典型的应用场景下,综合采用多种优化方法对OLSRv2路由协议进行了改进设计,并通过仿真验证确认改进后的路由协议性能有较大的提升,尤其是路由协议带宽占用量有实质性的减少,可有效提升窄带无线自组网的综合性能。

多机制优化的可靠UANET路由协议

在无人机自组网中,节点飞行速度较快会导致网络节点拓扑结构变化剧烈,传统自适应算法反应不够迅速,难以在不增加报文开销的情况下提升性能。提出了一种多机制优化的可靠无人机自组织网络(Unmanned Aerial Vehicle Network,UANET)路由协议,该协议能够根据节点之间的相对位置信息,计算出链路维持时间,从而调整感知Hello报文的发送间隔,及时感知链路变化。此外,在减少拓扑控制(Topology Control,TC)报文冗余的同时,利用Q学习算法以一跳对称邻居变化率为基础设计状态列表,通过历史变动信息设计奖励函数来调整TC报文的发送间隔,以及时更新网络拓扑;结合链路维持时间和邻居变化率2个指标,有效避免了选择链路不稳定的节点作为多点中继节点。实验结果表明,相较于其他协议,该协议在平均端到端时延、丢包率和吞吐量的性能上均有改善,能够更好地适应无人机自组织网络。

移动Ad Hoc网络OLSR路由协议中虫洞问题的研究

由于网络拓扑的动态性和无线链路的多跳性,传统路由协议不能保证Ad Hoc网络的安全。本文剖析了OL-SR路由协议中存在的虫洞问题,在分析已有解决方案的基础上提出了一种综合、有效的解决方案,以保障数据端到端传输的可靠性,提高了路由协议的安全性。

Ad Hoc网络中OLSR路由协议的蠕虫防御

针对目前网络蠕虫防御系统的不足,传统路由协议又不能从根本上保证Ad Hoc网络的安全。通过剖析优化的链路状态路由协议(OLSR)中存在的蠕虫路径问题,在现有解决方案的基础上,提出一种有效的路径选择方案,保障了数据端到端传输的可靠性,从而增强了路由协议的安全性。

预测节点剩余能量组合预测的OLSR路由算法

针对传统OLSR路由算法存在的不足,提出了一种节点剩余能量组合预测的OLSR路由算法(MOLSR)。首先采用回归移动平均模型对节点的剩余能量线性变化特点进行预测,然后采用神经网络对残差的时间序列建立非线性预测模型,对节点的剩余能量非线性变化特点进行预测,最后将两者的预测结果进行相加,并用于进行OLSR路由算法的路由选择中。仿真结果表明,MOLSR路由算法不仅减小了网络开销,有效防止节点剩余能量过早耗完,而且延长了网络的生存时间,具有一定的实际应用价值。

基于拓扑快速变化的OLSR改进路由协议研究

针对优化链路状态路由协议(OLSR)在网络拓扑结构快速变化时性能下降的问题,提出了一种新的结合鱼眼状态路由和能量感知的自适应改进路由协议,命名为AFE-OLSR。该改进协议通过监听节点链路集和多点中继选择集的变化情况,自动调整HELLO和拓扑控制消息的发送频率,实现移动感知。同时,它借鉴鱼眼状态路由的思想,节点自动调整拓扑控制消息的转发次数。通过这些机制,该协议能够记录接收消息的能量大小实现能量感知,以及根据能量感知和移动感知的结果来帮助节点选择更稳定和更可靠的路由。仿真结果表明,AFE-OLSR在网络拓扑变化时端到端时延减少8%,分组到达率提高11%,建立全网路由时间减少12%;在网络拓扑静止时HELLO发送量减少19%,TC转发量减少15%。

Linux操作系统基于IPv6地址的OLSR协议实现方案

阐述了基于IPv6地址的Ad hoc OLSR协议在Linux操作系统上的实现方案及关键技术。根据Linux操作系统中路由体系结构的特点,设计了实现OLSR协议的整体框架,描述实现OLSR协议的程序架构,介绍了在这种架构中实现协议的关键技术,分析支持IPv6地址所需要的实现OLSR协议的主要困难并给出解决方法;最后在实验室搭建实验场景,设计网络拓扑验证该OLSR实现方案的可行性和正确性,着重分析了跳数对分组传输性能的影响。此实现方案具有良好的扩展性和通用性,各种通信路由协议都可以借鉴该方案设计。

基于跨层快速邻居感知的OLSR协议

提出了一种基于跨层快速邻居感知的OLSR协议——FS-OLSR,协议在采用hello消息进行链路感知和邻居探测的基础上,结合链路层反馈的信息对网络层邻居表进行更新,以增强节点的邻居感知能力;并将邻居节点的新鲜度作为MPR计算的依据,以提高拓扑消息中广播邻居节点的新鲜度,使之更加适合于快速移动场景。仿真结果表明,在快速移动场景中,FS-OLSR能够在增加少量路由开销的情况下,显著降低丢包率。

基于OLSR路由协议的HIDA算法

针对Ad Hoc网络中的虫洞攻击,根据最优链路状态路由(OLSR)协议的运行特点,提出检测伪邻居的HELLO间隔分布式算法(HIDA)。仿真结果表明,在网络平均节点数大于4、节点随机最大移动速率大于2 m/s时,HIDA算法能达到80%以上的虫洞攻击检测率。