无线Ad Hoc网络能量感知地理路由协议研究进展

无线Ad Hoc网络(以下简称为Ad Hoc网络)能量感知地理路由协议深度影响网络性能,具有降低网络能量消耗、延长网络寿命等功效,受到越来越多的关注.系统阐述了Ad Hoc网络能量感知地理路由协议的研究进展.首先介绍了Ad Hoc网络地理路由,进而详细概述了能量感知地理路由协议形成的背景、度量指标、节点选择规则、研究意义及分类;然后,详细介绍了典型能量感知地理路由协议,并从多角度对其进行了归纳总结与比较;最后,阐述了能量感知地理路由协议研究存在的问题,指出了未来需要研究的内容,并在此基础上进行总结.

一种基于两跳邻居信息的贪婪地理路由算法

基于地理信息的路由算法由于其高效、低路由开销和良好的可扩展性等特点,在无线传感器网络中得到比较广泛的应用.许多采用贪婪策略作为其基本数据转发机制的地理路由算法都不可避免会遇到路由空洞现象.针对这个问题,本文提出了一种基于掌握两跳邻居节点位置信息的贪婪地理路由算法——Greedy-2算法.该算法能够使节点提前意识到路由空洞的存在,从而尽可能使数据包及时绕开空洞边界节点,减少路由空洞发生的概率,提高分组到达率.对于Greedy-2算法仍然遭遇路由空洞现象的情况,文章提出了一种基于两跳邻居信息的平面化算法PATN,该算法不需要增加额外的平面化开销,即可将网络平面化以采取边缘恢复机制,在UDG网络中保证数据可靠传输.仿真结果表明,与基于一跳邻居节点位置信息的贪婪算法相比,Greedy-2算法可以明显减少路由空洞现象发生的次数,在分组到达率和数据传送的路由跳数方面都有着更好的性能.Greedy-2算法与PATN规则结合后的GPSR-2算法也比GP-SR算法有着更优化的路由跳数.

基于虚拟坐标系统的无线网络地理路由算法

针对地理路由算法中的路由空洞问题,通过引入虚拟坐标的方式,提出了一种新颖的无线网络地理路由算法——双重贪婪算法(DGA)。根据网络的拓扑结构信息,DGA为每个节点分配虚拟坐标,在基于真实地理位置的贪婪算法遇到路由空洞时,以基于虚拟坐标系统的贪婪算法作为恢复机制,从而保证路由算法的收敛性。DGA克服了GPSR等传统地理路由算法只能适用于理想的单位圆图(UDG)的缺点,能够适用于更加真实的无线网络模型。仿真实验验证了DGA高效的路由性能及良好的扩展性。

MANET中一种具有能量意识的无信标地理路由算法

地理路由具有有效的传输性能和良好的可扩展能力,是当前移动Ad Hoc网络路由算法中的一个研究热点.在许多实际场合下,网络中的节点能量有限并且难以补充,所以合理调整节点之间的能量消耗成为提高网络寿命的一种重要手段.本文针对贪婪转发和空洞解决方案中存在的节点能量消耗不平衡的问题,提出了一种具有能量意识的无信标地理路由算法EBGR(Energy-Aware and Beaconless Geographic Routing).该算法包括两个模式:贪婪竞争策略和空洞解决策略.在贪婪竞争策略中,源节点或中继节点(即上游节点)广播数据包,位于数据包转发域内具有最小动态转发延迟的节点(即下游节点)转发数据包,其余候选节点侦听到该广播包后,自动放弃转发该数据包.当遇到节点空洞时,将角度和能量信息同时加入到转发节点的动态延迟计算中,从而在数据包转发过程中有效地避绕空洞和平衡节点间的能量消耗.仿真结果表明,与已有的BLR和GEAR等典型地理路由算法相比,平均投递率提高2%到4%;平均网络寿命提高了10%到20%.

航空自组网负载均衡地理路由策略

针对贪婪周边无状态路由(GPSR,greedy perimeter stateless routing)协议在航空自组网中存在难以适应高动态网络环境、易导致网络拥塞等问题,提出一种基于TTE(time to enter the communication range of the destination)的多路径流量分配负载均衡地理路由(LBGR,load balancing geographic routing)协议。该协议将TTE作为路由决策依据,具体包括分组转发策略、多路径流量分配策略和局部最优化处理策略等3种机制。进一步采用排队论对多路径流量分配策略进行了建模分析,得出了平均队长、平均等待队长、平均等待时间等性能指标的数学表达式。最后利用OMNe T++仿真平台对LBGR协议的性能进行了仿真验证,结果表明相比GPSR等协议,LBGR协议在分组传输成功率和端到端时延方面有较大幅度的提升,能够有效适应高动态航空环境。

航空自组网贪婪地理路由协议研究

在全面总结航空自组网路由协议研究现状的基础上,针对大尺度、高动态的航空通信环境,仿真评估了贪婪地理路由协议GPSR的适用性。仿真结果表明,当飞行器低速运动时,GPSR协议能够较好地适应航空自组网环境,性能优于AODV协议,然而当飞行器运动速率增大后,GPSR协议性能下降,难以满足高动态航空通信的需求,必须对协议中周期性HELLO发送机制、贪婪转发策略等方面进行改进。

一种界标辅助定位的WSN虚拟地理路由

基于地理信息的路由算法由于其高效、计算出的传输路径接近最优和良好的可扩展性等特点,在无线传感器网络中得到广泛的应用.但此类路由算法中,地理信息的获知必须借助GPS接收器或定位算法的辅助,成本和开销比较大.提出一种界标辅助定位的虚拟地理路由算法(Landmark-based Virtual Geographic Routing Algorithm,简称LVGR),无须知道节点自身的真实地理位置,利用局部链路连通及节点间的相对位置信息进行拓扑发现,在拓扑发现的基础上即能成功进行局部坐标路由.仿真实验表明LVGR能产生和实际地理路由相似的路由结果,并且能实现路由的负载均衡,具有低成本、低路由开销和高性能的优点.

无线传感器网络高可靠低维护地理路由协议

无线传感器网络地理路由协议要求节点根据少量本地路由信息将数据分组传输路由到目标节点。为了消除路由环,地理路由算法通常需要将网络拓扑平面化。然而现有的平面化算法要么假设节点的通信半径是一固定值,在实际应用中不适用;要么对每一条链路都进行检测是否有交叉链路,路由维护代价很高。针对以上问题,提出一种具有高可靠性和低维护成本的地理路由协议RPR(region partitioning-based routing),其基本思想是将网络划分为规则多边形区域,并在贪心路由失败时将多边形区域内的所有节点看作一个虚拟节点进行周边路由。多边形区域间通信能够降低平均路由路径长度,从而提高了路由的可靠性。基于区域划分的网络平面化策略不需要检测和删除相交链路,因此减少了路由维护开销。模拟实验结果显示,RPR协议比现有方法的平均路由路径长度更短,路由维护开销更低。

基于QoS调度模型的无线传感网定向地理路由策略研究

针对无线传感网络中定向地理路由的多路径多类型数据包传输策略中延迟长和能耗高等问题,提出基于Qo S调度模型的无线传感网定向地理路由策略.该策略首先根据不同业务类型的需求,对关键度量参数评估;然后建立Qo S度量列表,依据此表发送相关的PROB路由探测消息;最后具有数据处理能力的节点根据接收到的控制信息,采用最优的路由策略,将数据传输到汇聚节点Sink,从而减少端到端的延迟,延长网络的生命周期.仿真实验结果表明,对于大量不同类型的信源数据,该策略相对E-DGR,在端到端延迟、能耗以及网络生命周期等方面表现出较好的性能.

基于地理路由和参与者协作模型的WSAN的通信机制

针对无线传感器和参与者网络的通信机制进行了研究。首先,提出了一种主动位置管理机制,它基于移动参与者发送给传感器的更新消息和 Voronoi 图限制的参与者范围,从而使传感器采用先前接收到的更新卡尔曼滤波来预测参与者的移动;然后,提出了一种基于地理路由的最佳能量感知转发规则作为传感器参与者之间的通信,并采用功率控制来控制数据传输过程的时延,通过迫使多个参与者共享事件区域产生的流量来处理网络拥塞;最后,基于多个并发事件的特征,提出了一种参与者参与者之间的协作模型来协调它们之间的运动,以最佳地完成任务。性能仿真结果表明,提出的关于无线传感器和参与者网络的协作通信机制能够有效地减少端到端时延、能量消耗和分组丢失百分比。

机会网络中基于定向数据传输的地理路由算法

机会网络基于方向的地理路由(DIG)算法存在数据分组传输时延偏大以及成功率偏低的问题,这是由于DIG算法使数据在缓存中的等待时间过长且不能有效保证携带数据的节点向目的节点方向移动,针对该问题,提出了基于定向数据传输的地理路由(GRDDT)算法。该算法采用了一种新的数据转发机制并且更加有效地利用邻居表信息,有效避免了以上情形的出现,从而达到降低数据分组传输时延并提高成功率的目的。OPNET仿真实验结表明,与DIG算法相比,GRDDT算法在传输时延和数据传输成功率等方面的性能均得到提高。

一种高效的多媒体无线传感器网络地理路由算法

针对多媒体无线传感器网络数据流巨大的特点,本文提出一种高效的地理路由算法AOGR。与现有的地理路由算法以路由单包时的性能最优化为目标相比,AOGR将一次会话中所有交互数据包作为整体,使得平均每包传输的路由跳数最少。它充分利用先行包在路由方面的参考作用以优化后续包的路由。随着路由数据包的增多,AOGR最终收敛于最短路径。最后,通过仿真实验验证该路由算法能够有效地减少GPSR协议在周边转发模式时产生的绕道跳数,路由平均跳数有明显减少。

无线传感器网络中节省能量的地理路由

针对高动态无线传感器网络中路由信息不易保持,以及传感器节点能量受限的问题,提出了一种不保存网络拓扑结构并节省能量的地理路由算法。每个节点发送数据前发送本节点的位置信息,邻居节点根据该位置信息和基站的位置、发送接收数据消耗的电路能量和传播损耗,计算虚拟中继节点的位置。邻居节点根据本节点、目的节点以及虚拟中继节点的位置决定是否参与竞争,成为中继节点。仿真结果表明,该分布式算法比BLR算法节省能量,并具有更低的丢包率,更适于拓扑快速变化的无线网络。

基于ETX链路质量的方向贪婪转发地理路由

尽管基于贪婪转发(greedy forwarding,GF)地理路由广泛应用于车载网(vehicular ad hoc networks,VANETs),但仍存在链路稳定性不足的问题。为此,提出基于期望传输次数(expected transmission count,ETX)链路质量感知的方向贪婪转发的地理路由协议(ETX-based link quality aware directional greedy forwarding geographic routing,ETX-DGF)。利用距离、节点移动方向以及链路质量计算每个节点的转发权值,利用经典的ETX估计链路质量,将具有最小转发权值的邻居节点选为下一跳转发节点。实验结果表明,ETX-DGF协议降低了数据包丢失率,提高了网络吞吐量。

基于城市车载自组织网络中传输质量的自适应地理路由协议

车载自组织网络(VANET)一直以来受到越来越多的关注。然而,VANET的固有特性,如节点的高移动性、频繁变化的拓扑,在复杂的城市环境中为设计高效的路由协议提出了许多挑战。提出基于城市车辆网络(AGQOT)传输质量的自适应地理路由协议,作为道路路段的选择指导,一种称为传输质量(QOT)的度量被设计用来测量每个路段的性能,将路由连通性与分组传送率(PDR)相结合。在这种度量的帮助下,道路段可以逐个动态地选择,以构成最佳路由路径,避免局部最大和数据拥塞问题。提出一种改进的贪婪转发策略,使数据包沿着选定的路段转发,保证数据包传输的快速可靠。仿真结果表明,提出的协议可以提高网络在分组传输率和端到端延迟方面的性能。

无线传感器网络中一种躲避障碍物的地理路由算法

针对无线传感器网络中的障碍物问题,设计了一种躲避障碍物的分布式地理路由算法——GRdo,GRdo能够较精确地判断两点之间是否存在障碍物并以较短的路径绕开障碍物,从而避免了由障碍物引起的死端节点问题。理论分析与实验结果表明,提出的路由算法能够降低数据丢包率,并显著地缩短了平均路径长度。

WSN中基于位置预测的地理路由算法

为了提高高动态无线传感器网络的通信性能,提出了一种新的地理路由方案(Efficient Geographic Routing Scheme Based on Location Prediction and Energy Saving,LPESGR)。首先,给出了ESGR节能地理路由算法和GPS与RSSI相结合的节点定位及预测算法;然后,在两个算法的基础上提出了一种基于能源高效性的路由实时搜索算法来搜索能源消耗最小的实际路由;最后,提出了一种新的路由空洞解决方案,该方案避免了传统方案中的不足。除此之外,为提高能量利用率,降低路由中断概率,提出了一种新的基于信号传送距离预测结果的功率实时调整方案。仿真结果表明,所提方案可以有效减小网络能耗并提高数据传输成功率。

基于分簇位置管理的最优地理路由

分析传统位置管理方案和地理信息路由协议的局限,提出一种K跳分簇位置管理方案,实现了无线节点完整位置信息的维护。基于从该位置管理方案获取的全网拓扑信息,采用启发式搜索算法实现最优地理路由。仿真结果表明,基于分簇位置管理的最优地理路由在移动Ad hoc网络中具有较好的网络性能和较高的可靠性。

基于复杂网络理论的无线传感器网络地理路由和信息融合

无线传感器是由大量微型廉价的传感器节点,在监视区域通过无线通信技术自由组成的多跳网络结构,网络路由协议信息融合技术作为无线传感器实现信息传输和处理的重要途径,具有十分重要的作用和意义。本文详细阐述了复杂网络理论的相关概念,并针对无线传感器网络进行分析。在此基础上,笔者结合基于路由"空洞"问题与解决对策,归纳了基于复杂网络理论的无线传感器网络地理路由和信息融合技术的设计和优化问题。

地理路由算法在Duty-Cycle网络中的研究

文章提出了Duty-Cycle网络中的地理路由算法MMGR(多度量地理路由)。这个算法所考虑的度量因素不仅包括传统地理路由中提到的地理距离,也包括候选节点睡眠延迟的Duty-Cycle。经仿真表明,在Duty-Cycle网络中,这种新的算法在端到端的延迟方面比传统的GR(地理路由)算法有更好的效果。