WSNs中基于锚节点优先级节点定位算法

在实际环境中,因信号衰减、阴影以及干扰等原因,节点的通信区域并非是规则的圆形。同时,不同锚节点产生的测距精度也不尽相同,为此,提出基于锚节点优先级的质心定位算法(PACL:Priority-Anchor node-based Centroid Localization)。首先,PACL算法在定位过程中考虑了节点通信区域的不规则性,并建立基于不规则程度的信号传输模型。然后,计算锚节点的平均跳距,并依据锚节点平均跳距值设定锚节点的优先级,使优先级高的节点优先参与定位阶段,进而提高定位精度。仿真结果表明,与传统的非测距定位算法相比,PACL算法降低了平均定位误差。

延迟容忍移动传感器网络中基于节点优先级的数据转发策略

为了更好地解决延迟容忍移动无线传感器网络(Delay Tolerant Mobile Sensor Network,DTMSN)中的数据收集问题,提出了一种基于节点优先级的数据转发策略NPD(Node Priority Data Delivery Scheme)。NPD根据计算得出的各节点不同的转发优先级作为消息传输时选择下一跳的依据。为优化消息复本管理,NPD采用动态消息队列,并根据消息的生存时间决定消息的丢弃原则。仿真实验表明,与现有的几种DTMSN数据传输算法相比,NPD有更高的数据传输成功率与更小的传输延迟,并具有相对较长的网络寿命。

考虑节点服务优先级的P2P网络群发算法研究

为了提升P2P网络群发中节点服务请求的公平性和解决节点多连接情况下P2P网络群发通信效率问题,提出一种综合优化通信树算法(IOT)。该算法在多连接并发通信模型的基础上,引入节点服务请求队列的概念,将节点通信连接数和节点服务优先级综合考虑,通过对服务请求队列局部调整,可将节点通信连接数大的节点优先加入通信树上层,使其在下次通信中作为通信源,进而提高通信并发度和通信效率。模拟实验表明,与连接数优先通信树算法(LFT)、队列优先通信树算法(QFT)相比,综合优化通信树算法在并发通信时间、平均端到端时延、队列乱序率、节点使用率、并发度方面均能取得较好的通信效果。该算法给出的群发方案既能兼顾绝大多数的节点服务请求优先级公平性,又能有效缩短P2P网络群发通信时间。

基于异构Flink集群的节点优先级调度策略

Flink流处理系统默认的任务调度策略在一定程度上忽略了集群异构和节点可用资源,导致集群整体负载不均衡。研究分布式节点的实时性能和集群作业环境,根据实际作业环境的异构分布情况,设计结合异构Flink集群的节点优先级调整方法,以基于Ganglia可扩展分布式集群资源监控系统的集群信息为依据,动态调整适应当前作业环境的节点优先级指数。基于此提出Flink节点动态自适应调度策略,通过实时监测节点的异构状况,并在任务执行过程中根据实时作业环境更新节点优先级指数,为系统任务找到最佳的执行节点完成任务分配。实验结果表明,相比于Flink默认的任务调度策略,基于节点优先级调整方法的自适应调度策略在WorldCount基准测试中的运行时间约平均减少6%,可使异构Flink集群在保持集群低延迟的同时,节点资源利用率和任务执行效率更高。

分布式异构集群中节点优先级调优算法

节点优先级常用于评价异构集群中节点的性能,因此节点优先级评价指标权重的选择非常重要。采用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)建立了节点优先级评价指标体系,计算得到各指标的初始权重,并使用BP神经网络对初始权重进行优化。训练时,BP网络输入为集群运行中采集的节点实时资源数据,输出为节点的优先级。分析网络训练完成后得到的权重矩阵可以获得各优先级评价指标的优化权重。实验表明,基于AHP和BP的节点优先级评价模型可以更加准确地分析节点性能。相比于Spark默认算法和权重未优化的对照算法,使用调优后的节点优先级可以有效提高集群性能。运行不同工作量的相同负载时,集群平均性能分别提高了16.64%和9.76%;处理相同工作量的不同负载时,集群的平均性能分别提高了12.49%和6.54%。

区分优先级业务的非对称两级轮询系统特性分析

针对物联网中多优先级和多业务任务的需求,提出一种区分优先级业务的非对称两级轮询系统模型。系统由N个普通节点和1个高优先级节点组成,普通节点采用非对称完全服务,既满足了多业务任务的需求,又保证系统的时延;高优先级节点采用门限服务方式,保证优先级业务能优先得到服务,当高优先级节点向普通节点切换时,使用并行控制策略,节省了转换时间,提高了系统效率。在连续时间状态下,运用嵌入式马尔可夫链理论和概率母函数的方法建立系统的数学模型,精确解析出系统的平均排队队长和循环周期等特性。最后通过仿真实验进行验证,结果表明该分析方法准确可靠,在数据通信过程中不仅能对多业务任务进行很好地区分,还保证了系统的公平性,降低了时延,提高了物联网的服务质量。

一种节点权重自适应调整的DTN拥塞控制

由于部署、位置等原因,DTN中各均质节点在通信中的角色和作用存在差异,采取保管传输通信模式,热点区域的节点会因缓存过早耗尽而导致网络拥塞。提出了一种考虑节点自身作用的路由算法ARBR,每个节点根据网络负载状况,自主调整自身权重参数,各节点仅接收优先级不低于自身的节点数据,从而有效利用网络局部连通性,对网络中关键节点的流量进行抑制。仿真结果表明,ARBR缓解了瓶颈节点拥塞,利用随机连接的通信机会,有效提高了网络吞吐率。

节点优先级导向的聚类算法

基于密度的聚类算法具有挖掘任意形状聚类结果和处理"噪声"数据等优势,同时也存在无法处理高维和密度分布不均匀数据的缺陷;鉴于此,给出了节点优先级导向的聚类算法.首先建立数据集的有向K邻居图;然后用K-最近邻核密度估计方法获得数据对象的局部信息,并在图中迭代地传播,以产生数据对象的优先级;最后以该优先级为导向从图中搜索聚类结果,实验结果表明,该算法适合处理高维、密度分布不均匀的数据.

资源不均衡Spark环境任务调度优化算法研究

由于硬件资源的更新换代,集群中各个节点的计算能力会变得不一致。集群异构的出现导致集群计算资源不均衡。目前Spark大数据平台在任务调度时未考虑集群的异构性以及节点资源的利用情况,影响了系统性能的发挥。构建了集群节点的评价指标体系,提出利用节点的优先级来表示其计算能力。提出的节点优先级调整算法能够根据任务执行过程中节点的状态动态调整各个节点的优先级。基于节点优先级的Spark动态自适应调度算法(SDASA)则根据实时的节点优先级值完成任务的分配。实验表明,SDASA能够缩短任务在集群中的执行时间,从而提升集群整体计算性能。

面向用电信息采集系统的无线传感器网络MAC协议研究

针对用电信息采集系统簇头采集器缓存占用率过高且易造成网络拥塞的问题,提出一种节点优先级自适应的PA-MAC(priority adaptive MAC)协议,根据缓存占用率动态调整节点优先级,增强缓存占用率高的节点的信道竞争力,增加节点的数据发送量,使得缓存占用率维持在较理想的水平;然后采用分布式算法,利用节点发送数据包的传输情况评估网络负载状态,结合缓存占用率及当前竞争窗口取值范围,调整竞争窗口的变化,降低数据包的碰撞概率。仿真结果表明,本算法有效缓解了采集器节点的缓存压力,提高了用电信息采集系统本地网络在归一化吞吐量、丢包率及有效传输数据量等方面的性能。

面向多业务需求的NFV和SDN融合的资源优化算法

物联网的多种业务需要灵活的网络部署来保障其服务质量。针对物联网服务功能链部署问题,将网络功能虚拟化(NFV, network function virtualization)与软件定义网络(SDN, software defined networking)相结合,综合考虑转发成本以及流量平衡情况,给出了虚拟网络功能放置与服务功能链路由的联合优化模型,该优化模型是NP-Hard问题。为了求解该问题,提出两种启发式算法:一种是先路由后放置(FRTP, first routing then placing)的服务链部署算法,另一种是基于节点优先级的先放置后路由(PFBR, placing followed by routing)的服务链部署算法。仿真结果表明,与其他算法相比,提出的FRTP和PFBR算法能显著平衡网络中的流量负载,改善链路拥塞情况,从而提高服务功能链请求接受率。

融合改进灰狼优化算法和人工势场法的路径规划

传统灰狼优化算法(GWO)规划的路径全局较优,但存在求解效率低和易陷入局部最优的缺陷,而人工势场法(APF)规划的路径虽然平滑,但有规划路径存在震荡和目标不可达的问题。针对两种算法的不同缺陷,提出一种兼顾全局和局部特性的算法-灰狼势场算法(GWPFA)。首先,提出一种建立特征栅格地图的新方法;其次,通过设置灰狼个体的相对距离d和调节因子λ,将参数a改进成非线性衰减;再次,提出节点优先级的概念,根据此概念重新对路径规划问题进行建模;最后,将改进GWO算法全局路径规划的节点作为APF算法的临时目标点,并改进临时目标点为临时边界,再进行局部路径规划。仿真结果表明,在全局静态环境下,GWPAF算法的运行时间、最优路径长度及转弯角度相比于GWO算法分别优化了224.5 s、16.3 m及38.9°;在局部动态环境下,GWPFA算法在保证路径最优性的同时可以成功避障。仿真结果验证了GWPFA算法的有效性、可行性及优越性。

一种面向飞行自组网应用的动态TDMA协议

在集群无人机所组成的飞行自组网中,存在着不同的业务类型,各个节点也有着不同的任务分工和传输需求,因此便要求其网络协议可以根据网络节点和传输业务特性进行差别服务。针对此问题设计了一种面向飞行自组网应用的动态时分多址接入TDMA(time division multiple access)协议,该协议采用了动态分配策略,在节点申请空闲时隙阶段引入节点优先级判断机制,实现了高优先级节点优先接入信道的目的。此外,该协议通过采取时隙冲突避免和时隙冲突检测两种方式来快速高效的解决时隙冲突问题。仿真实验表明,在信道资源一定的情况下,该协议可最大限度的保证了高优先级节点的传输需求,使高优先级节点具有更高的信道接入权、更低的接入时延和时延抖动。

基于启发式规则的配电网孤岛划分算法

随着分布式电源(Distributed Generation,DG)的大量接入电网,孤岛运行成为一种提高供电可靠性的重要方式,合理地划分孤岛具有重要意义。首先,针对配电网的特点,构建了平均层数和平均度值两个目标函数。然后,根据孤岛划分的多目标优化问题,提出了支路和节点优先级的确定方法。在此基础上,以支路和节点优先级作为启发式规则,提出了一种基于启发式规则的配电网孤岛划分算法。该算法以DG节点或以该DG节点形成的孤岛为根,采取“搜索+调整”的思路进行求解。最后,通过仿真算例验证了该算法可以有效计及联络开关、负荷的重要程度、负荷的可控程度、节点度值、节点层数和负荷量大小的因素,能够很好地解决孤岛划分问题。

一种适用于飞行自组网的动态时分信道接入机制

飞行自组网可广泛应用于军用数据链、无人机测控、航空通信等场景。然而,由于网络节点高速移动和用户业务需求剧烈变化等原因,传统的时分信道接入机制的信道接入延迟较高且信道利用率较低。本文提出了一种适用于飞行自组网的动态时分信道接入机制。通过引入节点业务需求预测,保证在节点间更加合理地分配信道资源。此外,采用了动态的时隙分配策略,并引入业务优先级机制,按照优先级高低顺序分配信道资源,实现高优先级业务的低时延接入。最后,根据网络拓扑变化程度对网络管理时隙和数据传输时隙的比例进行优化,从而在保证低时隙冲突概率的前提下,尽可能提升信道资源利用率。模拟结果表明,在信道资源一定的情况下,该机制可最大化信道资源利用,保证在网节点的高优先级业务的传输需求,高优先级节点高优先级业务拥有更低的接入时延,且节点优先级依次变化,网络整体资源利用率高,节点接入公和资源使用相对公平。

用于仿真系统可信度评估的CES网方法研究

在分析了仿真可信度评估需求及问题域的基础上,提出了仿真可信度评估(CES)网的概念,给出了网元素的数学定义、规则、性质、算式、节点优先级等,并提供了一个仿真可信度评估的应用实例.CES网能够弥补传统层次分析(AHP)法在复杂系统中的不足,更适合解决仿真可信度评估问题.