低功耗有损网络中的能量均衡高效路由协议

在根据路径瓶颈节点寿命选择最优父节点的低功耗有损网络路由协议(RPL)中,待加入节点未考虑其他节点产生的流量对父节点产生的影响,且在节点加入网络后会导致路径瓶颈节点发生变化。针对上述问题,提出一种基于能量均衡的RPL高效路由算法(EBHE-RPL)。在节点加入网络之前,采用目的地通告确认消息分类发送机制减少父节点发送的控制包数量,并通过父节点流量累计机制使计算出的瓶颈节点寿命值与实际值更接近,从而使待加入节点能更准确地确定最优父节点。在节点加入网络后,采用路径瓶颈节点再预估机制,避免后续节点误选瓶颈节点的情况。仿真结果表明,与RPL和EB-RPL算法相比,EBHE-RPL在延长网络生存时间、均衡网络能量方面性能较好。

低功耗有损网络安全路由协议研究综述

随着物联网不断飞速发展,低功耗有损网络(LLN)的研究与应用成为一种发展趋势。首先,介绍了6LoWPAN与低功耗有损网络路由协议(RPL)的基本原理和结构;其次,总结了LLN中RPL所面对的主要安全威胁以及应对方法,根据协议所采用的不同策略进行归纳、分类和比较;然后,对国内外已有安全RPL研究情况进行了介绍和分析,同时对现有安全威胁和解决方案进行了总结;最后,提出了在大规模、移动性、自组织、低功耗的RPL中需要进一步研究的安全问题和发展趋势。

物联网中的低功耗有损网络路由协议

物联网的迅速发展带动了传感器网络研究领域的探索与前进。IETF制定的低功耗有损网络路由协议(RPL)在传感器网络中扮演着重要角色。文章对RPL的工作原理进行了介绍,并对RPL所面临的问题及当前的研究热点进行了深入分析,并在此基础上进一步探讨了RPL协议的安全问题。

基于置信区域设置的低功耗有损网络路由

现有多数低功耗有损网络路由(RPL)协议没有考虑真实环境中移动节点的定位误差。为此,提出基于移动节点置信区域的低功耗有损路由协议,记为KPRPL。KPRPL协议考虑了静态和移动两类节点,并正视真实环境下的定位误差。在静态节点间路由,KPRPL协议考虑传统的期望传输次数(ETX)为路由度量;而针对有移动节点参与的路由,采用新的RPL度量。每个移动节点依据信道条件产生置信区域,利用Kalman滤波修正移动节点位置。再依据经Kalman滤波后的修正位置和方差,移动节点重新构建置信区域,并形成候选锚节点集。最终,移动节点利用端到端ETX估计值,选择最优的路径。仿真结果表明,与传统的RPL协议相比,KPRPL协议提高了在恶劣环境下的可靠性和鲁棒性。

基于无线传感网NB-IoT分簇RPL组播路由算法的研究

为了在已有RPL组播路由协议的基础上,改进无线传感网关键转发节点轮换机制,在DAO消息option选项中增加能量剩余参数和转发节点更换阈值后,根据网络规模和组播接收节点数,转发节点轮换阈值,使能量充足的转发节点参与到分组转发中。当节点能量减少到设定的阈值后,切换转发节点,保证各节点的能耗均衡,从而设计出最优转发节点集。通过仿真可知;该算法可以有效控制节点能耗,提高网络节点的平均使用时间,延长网络生存周期。

改进的基于网络寿命的RPL路由协议

为提高无线传感器网络(WSN)的寿命,提出一个能量平衡路由协议的设计方案,该协议不再侧重于最小化所有节点的平均能量消耗,重点识别能量瓶颈节点,最大限度降低其能量消耗以达到网络寿命的最大化。定义一个估计的预期寿命(ELT),用该值度量这些瓶颈节点寿命,通过剩余能量和链路可靠性等约束条件,估计瓶颈节点的平均能耗,选择最优的路径,均衡能量消耗。实验结果表明,与预期发送次数(ETX)和剩余能量两种协议相比,该协议能够有效延长网络的寿命。

基于期望寿命与均衡能量消耗的RPL路由协议

针对低功耗有损网络路由协议(RPL)中能量消耗较大的问题,提出一种改进的RPL路由协议。该协议识别能量瓶颈节点,最小化能量瓶颈节点的能量消耗,定义期望寿命(ELT),假设ELT为度量估计瓶颈节点的寿命,并考虑流量和链路质量信息,估计瓶颈节点消耗的平均能量,从而均衡能量消耗。利用ELT构建有向无环图,实现RPL协议。仿真结果表明,与基于链路质量的RPL和基于剩余能量的RPL相比,该协议能有效延长网络寿命。

改进的无线传感器网络路由算法

无线传感器网络(WSNs)节点部署的分散性以及节点本身的资源有限性要求WSNs路由算法必须满足低成本、低功耗的设计原则。对包括Cluster-Tree,AODV,LEACH和RPL在内的多种WSNs路由算法进行了对比分析,并以节点间的传输距离和节点剩余能量为度量单位,采用能量均衡策略对RPL算法进行了改进。在Cooja仿真环境下,构建不同节点数的网络,进行了仿真测试,验证了提出的路由算法能够延长网络的生命周期。

移动场景下的节点高效寻路RPL路由算法优化

在低功耗有损网络(low power and lossy networks)中,现有的移动性支持路由算法存在控制消息冗余,应用场景不具有普适应,网络丢包率和移动节点能耗较高等问题.针对这些问题,提出一种移动场景下的节点高效寻路RPL路由算法(efficient pathfinding RPL routing algorithm for nodes in mobile scenarios,MSE-RPL).该算法提出的优化思路如下:首先,精简了移动节点的控制消息,并采用自适应黑名单机制建立备选父节点集,从而降低了移动节点的能耗;其次,基于移动节点的移动速度和方向,从备选父节点集中选择移出通信范围预估时间最短的节点作为最优父节点,不但适用于随机移动场景,还降低了平均端到端时延;最后,在链路中断前,利用DIS计时器及时通告DIS消息以快速重构拓扑,降低了丢包率.仿真结果表明,MSE-RPL算法在平均端到端时延、移动节点能耗、丢包率等性能指标方面均有明显改善.

多汇聚LLN中基于双向父节点选择的高效RPL路由协议

针对当前多汇聚LLN中RPL路由协议存在的雷鸣效应、待入网节点唯一决定父节点选择以及数据传输利用网络资源不够合理等问题,提出BPSM-ERPL——一种基于双向父节点选择的高效RPL改进路由协议。改进M-DAO消息使其携带数据传输速率信息,采用双向父节点选择新机制,防止大量待入网节点选择同一父节点,通过边界路由节点使数据在多个RPL实例中合理分配。理论分析和仿真实验结果表明,所提协议的网络吞吐量、数据分组传送成功率和网络生存时间优于现有相关协议。

IPv6无线传感网负载均衡路由协议研究

随着IPv6无线传感器网络技术的不断发展及其在应用领域的不断扩大,实际部署的网络呈现出大规模、低功耗、有损等网络特点。为此,IETF提出了一种低功耗有损网络路由协议—RPL。然而RPL协议并没有考虑多个汇聚节点间的负载均衡,容易造成部分汇聚节点由于负载过重产生拥塞甚至失效,从而降低网络吞吐量。文中基于RPL路由协议,提出了一种基于多汇聚节点的IPv6无线传感网负载均衡路由协议—LB-RPL。实验结果表明,文中设计的路由协议通过少量的协议额外开销,可以提高大规模网络的整体吞吐量。

面向IPv6移动WSNs的选择性转发攻击检测算法

选择性转发攻击是对无线传感网络(wireless sensor networks,WSNs)最危险的攻击,特别是在移动环境的WSNs下。为此,针对基于IPv6的移动WSNs,对选择性转发攻击进行研究,并提出基于序贯概率比测试(sequential probability ratio test,SPRT)的检测算法(SPRT-DA),该算法通过计算接受与丢失的数据包数识别恶意节点,并采用自适应的阈值机制排除恶意节点。实验数据表明,提出的SPRT-DA算法的检测率逼近100%。

基于6LoWPAN无线传感网的医疗监护系统设计

提出基于6Lo WPAN无线传感网的医疗监护系统设计方案,采用分层结构,将系统节点分为病人生理数据采集节点、数据中转节点和网关节点3类。采用6Lo WPAN技术,网关节点可方便地接入IPv6互联网。通过本系统,医护人员可在本地或远程获取病人的生理数据,为病人提供便捷的医疗服务。仿真实验结果表明,该系统可以满足医疗监护系统的需求。

一种负载均衡的RPL多路径数据传输机制

低功耗有损网络路由协议(RPL)由于负载不均衡导致节点能耗失衡。为此,提出一种RPL多路径数据传输机制。在网络拓扑构建过程中依据数据传输代价选出每个节点的最优多父节点集。结合无线链路质量、节点剩余能量、节点缓存占用率以及中继节点的子节点数量等度量,设计一种数据流量分配度量标准,基于该度量标准提出能够最大化均衡网络负载的流量分配策略,以获得最优数据传输方案。仿真结果表明,相对RPL、ELT-RPL机制,该机制能够最大化地实现负载与节点能耗均衡,延长网络生存时间并提高路由可靠性。

基于RPL的蓝牙组网技术在智能家居的应用

由于传统蓝牙组网过程繁琐,造成其不能很好应用于智能家居网络中,针对此问题提出一种基于低功耗有损网络路由协议的蓝牙组网技术(routing protocol for LLN in Bluetooth networking,RPL-BN)。将基于RPL的蓝牙组网应用到智能家居网络中,通过IPv6实现通信。蓝牙网络和互联网之间的通信通过网关来完成,该网关中包含发起组网的蓝牙根节点并支持IPv4和IPv6协议的转换。实验结果表明,该蓝牙网络在丢包率、组网延时、鲁棒性方面较传统蓝牙网络有明显优势,当网络拓扑结构发生变化的时候,能快速进行应对。

用于物联网的RPL节能负载均衡方法

针对物联网中低功耗有损网络路由协议节点间能量不平衡问题,该文提出一种用于物联网的RPL节能负载均衡方法.该方法包含5个步骤:DODAG构建、最优网格头选择、最优父节点选择、向下路由和数据转发.构建DODAG,该过程从根节点向其他节点传输DIO消息.并根据与根节点的距离构建网格,在每个网格中使用重启随机游走算法选择最优的网格头节点,并处理数据传输过程中的重载条件.设计斑点鬣狗优化算法优化目标函数,并用适合度函数从多个指标进行估算,最终选择最佳父节点来路由数据包.构建向下路由绘制网络内任何节点和根/宿之间的路径,并向根发送数据.实验结果表明,该文所提方法能够实现物联网低功耗有损网络路由低丢包和高负载均衡的数据传输,且性能优于其他方法.

一种能量有效的RPL多路径数据分发机制

针对低功耗有损网络路由协议(RPL)能耗不均衡问题,提出一种能量有效的RPL多路径数据流分配算法.建立了一种更加符合实际的节点能量消耗模型,提出一种能量离散程度度量标准,以有效判定节点的能量均衡程度.基于该度量,提出一种快速求解算法,以获得数据的最优分发方案.实验结果表明,所提出的RPL多路径数据流分配算法均衡了节点的能量消耗,提高了路由的可靠性,延长了网络的生存时间.