分簇结构MANET网络中成簇算法的研究

为了提高分层结构MANET网络体系的稳定性,减少计算和通信开销,提出一种改进的加权成簇算法。该算法综合考虑节点的能量和移动性等因素,采用节点平均相对速度作为权值的重要参数,以增强簇结构的稳定性和适应性,降低分簇结构的维护开销,提高网络运行的效率。仿真实验测试证明了这种方法的有效性。

基于分簇结构的电池射频能量搜集和恢复策略

为提高传感器节点无线射频能量搜集效率和能量恢复效果,提出了一种无线传感器网络电池能量搜集和恢复策略.该策略在分簇网络结构下利用供能节点对搜能节点处可用无线射频能量的影响和不同分簇网络通信机制对电池不同状态进行调度,去除无用传输节点来提高无线射频能量搜集效率.在电池能量恢复方面采用一种改进的马尔科夫模型,根据电池非线性特性并考虑电池饱和门限状态,利用电池的占空期对电池能量进行恢复.实验结果表明在电池睡眠时间进行能量恢复与实际测量电池电量对比分析,电池的恢复能量与实际测量值之间相差在5%以内.另外,实验仿真验证了搜能节点周围传输能量节点数量为5时达到最佳值,这和理论证明的结果一致.所提出的分簇结构电池射频能量搜集和恢复策略能有效延长传感器网络生命周期.

分簇结构向量寄存器分配策略研究

通过分簇结构实现向量化执行是一种高效而灵活的体系结构选择。在编译中间表示里，向量指令与标量指令交叠出现。分簇结构向量化实现的特殊方式给传统的寄存器分配框架带来了挑战。针对该问题，本文从向量指令的表示形式、Callee／Caller寄存器划分、向量寄存器分配等进行研究，并给出全局与局部向量寄存器的分配方法。

分簇结构跨层连接网络的随机密钥预分配仿真

采用当前方法分配网络中的密钥时,不能精准的检测出网络中存在的异常数据,分配密钥所用的时间较长,存在异常数据检测误报率高和密钥分配效率低的问题。提出分簇结构跨层连接网络的随机密钥预分配方法,通过主成分分析法和小波变换方法构建网络正常流量模型,在网络正常流量模型的基础上采用EWMA控制图和Shewart控制图分析网络中存在的残余流量,根据分析结果检测网络中存在的异常数据。去除网络中存在的异常数据后,选择簇首实现分簇,通过基站将密钥分配给簇首、簇首将密钥分配给簇内节点、节点在相同簇内的通信以及不同簇中节点之间的通信实现密钥的预分配。仿真结果表明,所提方法检测网络异常数据的误报率低、密钥分配效率高。

分簇结构在Ad Hoc网络中的应用综述

为了减少开销和方便网络管理 ,Ad Hoc网路常采用分簇网络结构。首先阐述了 Ad Hoc网络采用分簇网络结构的必要性 ,然后从多方面讨论了分簇网络结构在 Ad Hoc网络中的应用及其相关问题 ,包括基于簇的路由、分级移动管理、资源分配和信道接入机制、洪泛广播、功率控制和蓝牙散布网络的形成 。

分簇结构高效谓词机制及编译优化方法

谓词执行是在控制流存在的条件下可以有效挖掘指令级并行性的硬件机制,而在分簇结构上实现谓词机制,可以提高分簇结构上条件的执行效率。针对分簇结构展开谓词体系结构的研究,提出了分簇结构部分谓词的高效实现方法,以及基于循环展开的分簇结构部分谓词支持框架。实验表明,提出的分簇结构部分谓词及编译框架可以很好地提高条件执行程序的执行效率,部分典型算法核心的加速比可以达到350%500%。

基于分簇结构的非对称随机密钥预分配方案

针对随机密钥预分配方案(简称为"EG方案")只适用于平面结构及节点密钥存储开销较大等问题,提出一种基于分簇结构设计的非对称随机密钥预分配方案,簇头之间采用完全密钥共享技术,在分簇内部簇头和普通节点之间采用非对称的随机密钥预分配技术.该方案通过提升簇头和簇内普通节点共享密钥的概率建立簇内节点的安全连接,通过簇头节点的转发来实现簇间节点的安全连接.结果表明,相比EG方案,该混合密钥预分配方案在达到相同的安全连通度的情况下,可有效减少簇内节点的密钥存储开销.

一种基于多信道分簇结构Ad Hoc网络的簇间中继实现方案

针对大规模应急救援场景,将多信道接入信道利用率高、网络吞吐量大的优点与分簇式Ad Hoc网络减少开销、便于管理的特征相结合,设计出基于分簇结构的Ad Hoc网络模型,提出了与之相对应的支持多业务的多信道混合接入协议。在此协议基础上,对节点间通信方案进行了探讨,并详细阐述了簇间中继通信的实现方案及流程。

一种基于分簇结构的无线传感器网络密钥管理与分析

本文通过研究无线传感器网络成簇所面临的安全问题,提出了一种分布式d-跳安全成簇协议。采取借助基站的随机数广播使可信第三方参与到簇头选举的过程中,保证簇头选择结果的强制随机性和可验证性,同时又避免了集中成簇的不可扩展的缺点。

参数分簇层次化片上网络拓扑结构

多核系统集成度不断增加,造成片上网络的延迟和吞吐性能迅速下降。提出基于参数分簇的层次化片上网络结构,设计3类基本分簇作为单元模块,搭建不同节点规模下的层次化结构。实验结果表明,在局部化流量模式下,文中结构比传统Mesh和Clustered Hierarchical Mesh在256节点时的延迟分别降低18.76%和17.31%,吞吐提升18.57%和12.97%,资源仅增加25%和10%。

一种基于分簇结构的Ad Hoc密钥管理方案

Ad Hoc网络是一种新型的无线、多跳、无中心分布式控制网络,它无需网络基础设施,具有很强的自组织性、鲁棒性、抗毁性和易构建等特点,其安全性研究正成为一个热点。文中对基于分簇结构的自组网进行了安全分析,并提出了一种新的密钥管理方案,与以前的方案相比,它不依赖于任何网络中心,有效地解决了单点失败问题,并引入了Diffie-Hellman算法,有效地提高了Ad Hoc网络的安全性。

移动Ad hoc网络分簇拓扑结构及性能分析

针对移动Ad hoc网络分层拓扑结构存在的"瓶颈"隐患、"稳健性"差,以及因成员节点切换而引起的簇域构造频繁等问题,本文提出了一种改进的拓扑结构并进行了性能分析。它通过连通统治集内各簇头,使簇头之间可以相互直接通信,从而消除网关成为自治系统的"瓶颈"隐患,解决因"乒乓切换"所引发的簇域频繁构造问题,增强自治系统的"稳健性"。此外,改进的拓扑结构在没有增加任何新的物理设备的情况下,还能在一定程度上减少簇域之间的通信时延,提高网络安全性。

面向低概率事件场景的传感器网络分簇控制算法

为了延长网络生命期,无线传感器网络必须高效地消耗电池能量,而网络拓扑作为上层协议的重要平台,是实现这一目标的支撑基础.WSN的一个显著特征即具有应用多样性,为了研究符合低概率事件场景的传感器网络拓扑控制方案,建立并分析了传感器网络模型.由于在低概率事件场景下节点侦听能耗占据主导地位,经研究发现此时生命期目标与k-中心问题本质上具有密切联系,可视为k-中心问题的对偶问题,因此针对分簇机制分别设计了3个阶段执行:邻居信息获取阶段、簇头确定阶段和节点归属阶段,从而引入了一种基于k-中心问题的周期性分簇控制算法PCA,PCA算法体现了负载均衡的思想,同时尽可能减少了簇头数目.模型理论分析和仿真实验结果都表明,PCA算法能得到快速部署,并且PCA算法能获得较优的拓扑结构,有效地延长了WSN的生命期.

分簇VLIW DSP的SIMD编译优化

针对数字信号处理的应用特点,提出了一种识别SIMD指令的一般性方法;针对分簇结构SIMD指令的特点,给出了新的指令分簇算法和寄存器分配算法;最后在BWDSP100芯片的编译器上实现这些优化方法.实验结果表明,上述优化方法能充分发挥分簇结构SIMD指令的优势,提高编译器的效率.

基于信任模型的分簇WSNs可靠数据采集方法

针对无线传感器网络由于节点异常或受干扰等原因导致网络监测数据可靠性降低的问题,提出一种基于信任模型的可靠数据采集方法。该方法首先利用箱型模型筛选当前时刻采集的数据值变化较大的节点,并判断其是否为异常数据节点;然后,根据异常数据节点的占比和节点可信度确定数据是否被采集。当数据异常节点数量低于设定阈值时,基于信任模型过滤掉可信度低的非正常节点后再对数据进行采集;当高于设定阈值时,启动监测事件发生时的紧急数据传输机制,以保障紧急数据的快速收集。仿真实验结果表明:该算法在不同异常节点占比下较经典信任模型RFSN平均检测率高9.14%左右;较原生HEED协议平均数据采集准确率高20%左右。

一种基于卡尔曼滤波的分簇WSNs拥塞检测与控制方案

针对分簇结构下无线传感器网络簇首节点因负载过大易产生拥塞问题,提出一种基于卡尔曼滤波拥塞预测与缓解算法CMKBO。该算法首先基于卡尔曼滤波理论,依据当前簇首缓存占用情况,预测下一时刻簇首队列长度,并结合簇首吞吐量对网络拥塞程度进行综合预判;当网络拥塞程度预测值超过设定阈值时,在簇内寻找一个最优节点协助簇首进行数据缓存和转发以达到控制和缓解网络拥塞;簇首启动拥塞控制时,协助节点依据当前簇首拥塞程度选择簇内转发或簇外转发,以实现不同情况下的拥塞控制。仿真实验结果表明:该算法能够较准确地预测未来簇首拥塞状况,能较好地缓解簇首压力,较CODA算法有更好的网络特性。

分簇覆盖的移动自组织网中节点位置辅助路由算法(英文)

在大规模移动自组织网中,利用节点位置信息辅助建立路由被认为是一种有效提高无线网络路由可扩展性的方法.提出了一种可扩展与高效的、适用于移动自组织网络的路由算法——分簇覆盖的节点位置信息辅助路由算法(CLAR).CLAR使用如最小簇改变(LCC)算法,建立并保持的单跳分簇结构为拓扑.已有文献证明,LCC是更新成本最小的保持簇头节点密度均一的分簇算法.CLAR利用网络节点的位置信息提高无线网络路由的网络层性能,由目标节点的位置信息预测并构造一个较小的、形状为等腰三角形、矩形或圆形的区域.该区域需保证覆盖目标节点可能存在的位置,且根据源节点与目标节点间的相对位置决定该区域适宜的形状,从而限制源节点在一个较小的"请求域"内寻找可用路由,而不是在网络内盲目寻找.仿真实验结果表明,与其他路由算法相比较,CLAR路由算法在路由建立所需时长、路由代价、平均时延及数据包冲突等参数上表现优良.同时,算法保持了低平均时延、高数据包到达率、低控制开销及低路由寻找次数等优势.

WSN中散列链改进的分簇密钥管理方法

在大规模部署无线传感器网络情况下,分簇密钥管理方法中存在安全性、复杂性与计算开销之间的矛盾,通过散列链对q-composite密钥管理方案进行改进,将其应用于分簇结构中,提出了一种基于分簇结构的密钥管理方法。仿真结果表明,该方法在大规模网络中具有良好的扩展性,能显著提高网络的抗捕获能力,维持较高的安全连通率。

分簇无线传感器网络级联失效抗毁性研究

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)级联失效对象多以对等平面结构为对象,但在现实情形中,多数无线传感器网络采用典型分簇结构进行数据采集与传递.因此,考虑分簇传感器网络中节点所拥有连接的异质性,引入感知负载与中继负载等概念,建立分簇级联失效模型,探讨分簇无标度网络和分簇随机网络的级联失效抗毁性能与模型关键参数之间的关联特征,并研究如何选取合适的簇头节点扩充容量达到抑制网络级联失效规模的目的.数值模拟与理论分析结果表明:分配系数A与网络级联失效性能正相关,簇头比例p与网络抗毁性能负相关.当调节参数α=1时,网络级联失效抗毁性能达到最优;当调节参数α<1时,选取簇-簇连接度较小的簇头节点扩充容量能够更为有效地提升网络级联失效抗毁性能;当调节参数α>1时,选取簇-簇连接度较大的簇头节点扩充容量抗毁性能提升效果更为明显;当调节参数α=1时,网络级联失效规模与簇头选取策略无关.

传感器网络分簇协议的分析与比较

传感器网络是近几年计算机领域的研究热点之一。在传感器网络中,基于分簇的拓扑控制就是通过选取足够的链路作为网络的通信骨干,来减小网络控制和维护的开销。分簇结构由于其易于管理、可扩展性和灵活性较好,在传感器网络中得到了广泛应用,由此许多分簇协议被不断地提出和改进。