基于备用节点的无线传感器网络LEACH协议的改进

无线传感器网络中路由协议最重要的设计目标是延长网络生存时间.基于已有的LEACH协议,融入了负载平衡和备用节点的思想,让备用节点尽量处于睡眠状态,对LEACH协议进行了改进.分析与仿真结果表明,当节点密度较大时,改进协议保证了簇的规模在整个网络中合理均匀的分布,并可显著地延长网络生存时间.

P2P网络中基于节点负载度的均衡控制算法研究

在非结构化P2P网络中,为了抑制"搭便车"行为,需要寻找网络中的集散节点。在参考传统集散节点连接数的基础上,还考虑了不同节点的负载能力差异,引入了负载度概念,将负载度高的节点称为重载节点。在此基础上提出了一种节点负载均衡控制算法,将重载节点的负载向一些轻载节点转移。仿真实验表明,本算法能有效地控制网络中各节点的负载,使之尽可能合理均衡分布,以此抑制"搭便车"行为,从而维护和提高网络性能。

基于反馈裁决机制的无线传感网节点失效自愈修复

为解决移动条件下无线传感网节点失效时所导致的节点自愈困难,网络拓扑变动较大以及数据传输性能受限等不足,提出了一种基于反馈裁决机制的无线传感网节点失效自愈修复算法。首先,依据网络节点同一性及传输链路交叉特性,通过流量分析来构建节点失效裁决方法,通过排除失效节点的同级割点,避免割点对网络拓扑造成的分离影响,显著降低节点失效误判现象;再结合初级节点与次级节点具有的流量传递特性,设计节点失效评估机制,通过割点裁决与次级节点自愈重构,改善自愈过程中存在的拓扑变动,有效规避节点失效过程中存在的流量受限;随后,考虑到备用修复节点选取过程存在的节点自愈困难,结合割点可对网络拓扑进行切割的特性,定义备用修复节点优化选取准则,采用流量反馈机制来优化备用修复节点的选取,提高网络流量重定向能力,降低修复失败的概率。实验测试结果表明,与基于时变负载的复杂网络级联故障负荷再分配策略(TVL-LRS),网络级联故障自愈算法(PFO)相比,所提算法具有更低的节点自愈总数和节点拓扑移动距离,以及更高的网络出口带宽。

基于无线传感网络的风电机组状态监测系统可靠性分析

通过可靠的风电机组状态监测系统,可实时监测风电机组的运行状态,及时发现并排除风电机组的故障。首先对基于无线传感网络的风电机组状态监测系统的可靠性进行研究。为提高监测系统的可靠性,将备用无线传感器节点部署在风电机组中极易发生故障的部件上;根据马尔可夫状态转移模型建立监测系统可靠性函数;运用粒子群算法以监测系统构建成本为目标函数,在监测系统可靠性满足对风电机组的状态健康监测的要求下,优化系统备用节点数目,并对影响监测系统的可靠性因素进行分析。结果表明,增加监测系统的备用节点可有效提高监测系统的可靠性。

井下无线传感器网络部署算法

为了更为有效地进行矿井数据监测和采集,保证安全生产,本文提出了一种基于最大通信距离的矿井无线传感器网络部署算法。进一步地,本文给出了一种通过部署备用节点优化无线传感器网络性能的策略,以克服原部署算法导致地网络健壮性不强、覆盖率偏低等缺点。实验仿真结果表明,优化后的无线传感器网络的健壮性和覆盖率都有了较大的提高。

基于斯坦纳树和泰森多边形的连通恢复算法

针对无线传感器网络容易遭受恶劣环境破坏,连通恢复后各关键节点的能量损耗远大于其他节点从而导致网络断连的问题,提出基于斯坦纳树和泰森多边形的连通恢复算法(CRAST)。首先,将被分割的节点分区抽象为离散点,枚举出离散点区域内的所有非退化四边形,再使用四边形斯坦纳树结构对这些非退化四边形部署中继节点以达到连通恢复。然后,用关键节点构建Delaunay三角网,通过Delaunay三角网构建出整个无线传感器网络的泰森多边形拓扑结构。最后,在泰森多边形所有顶点部署可移动的备用中继节点,在关键节点损坏时通过比较备用节点所占关键节点对应的所有备用节点比重选择要移动的备用节点,移动备用中继节点替换损坏的关键节点。整个算法能使传感器网络以最少的代价实现连通恢复,并且拥有较强的高效性和健壮性。

基于语义和Chord算法的P2P搜索模型

基于有组织的P2P网络,给出了一个将语义和Chord算法融合的搜索算法,以解决搜索信息的表达能力和负载平衡问题.算法的基本思想是将一个引入超级节点和域组概念的有组织P2P结构作为基于语义的P2P网络的拓扑结构,利用超级节点和相似度思想,使含有相似主题的结点尽可能链接在同一个超级节点上,并利用关键字和语义的二次比较来进行查询定位,实现了在搜索效率和准确性上的相互协调.最后在现有Edutella架构基础上,分别对有组织语义P2P网络和Chord算法进行扩展,构建搜索算法的实验环境.实验表明,该方法提高了P2P系统的搜索成功率和搜索效率.

CAN总线切断的检测及处理

基于CANopen应用层协议,使用其网络管理对象的节点监护,提出CAN总线切断状态的判断方法。在CAN网络中设置备用主节点,在总线切断的紧急状态下,使断开的子网段内部能保持通信,并通过网络自身的管理能力使断开的子网中的节点尽量保持正常功能,防止系统崩溃。

一种具有动态负载均衡功能的LB_HWMP路由协议

HWMP协议是802.11s无线Mesh网络默认使用路由协议,针对HWMP协议缺少负载控制的问题进行改进,形成新的具有动态负载均衡功能的路由协议-LB_HWMP.LB_HWMP采用负载路由判据、备用父节点表和备用路由表进行动态负载均衡.仿真结果表明,与AODV和HWMP相比,LB_HWMP有效平衡了全网的负载,提高了网络吞吐量,降低了平均端到端时延.

CAN总线切断的检测及处理

基于CANopen应用层协议,使用其网络管理对象的节点监护或心跳协议,提出CAN总线切断状态的判断方法,并以节点监护对象为例,进行了详细分析。提出在CAN网络中设置备用主节点的方法,在总线切断的紧急状态下,备用主节点自动成为临时主节点,使断开的子网段内部能保持通信,并通过网络自身的管理能力使断开的子网中的节点尽量保持正常功能,防止系统崩溃。当网络修复后,备用主节点自动恢复为从节点。

度受限的应用层组播树预先式重构方法

在应用层组播中,如果出现非叶子节点失效或离开,则该节点的所有下游节点都将受到很大的影响。针对该问题提出一种预先式应用层组播树修复方法,即每个非叶子节点提前为它的孩子节点找到一个备用父节点,使得非叶子节点失效或离开后,孩子节点能迅速地从备用父节点接收数据。仿真实验证明,在较小的开销下,该方法在节点离开的修复速度大约是响应式方法的3倍,平均转发延时比其他的预先式方法都要小。

一种高可靠性的组播树恢复方法

应用层组播树中某个非叶子节点失效后,需要重新构建组播树保证失效节点的子孙节点能够正确接收数据。针对这一问题,考虑满足高可靠性环境中保证恢复完整性的情况,提出一种基于备用父节点的组播树预先式恢复方法,即为每个非根节点找到一个备用父节点,使得当某一非叶节点失效时可以迅速的恢复组播树。首先建立模型并对其求解构造恢复方法,然后论证此方法保证组播树恢复的完整性,最后通过仿真实验验证了此方法的有效性以及其在恢复延迟和管理代价上的改进。

委托权益证明共识机制的改进方案

针对委托权益证明(DPoS)共识机制由于投票不积极和选举周期过长造成的恶意节点剔除不及时的问题,提出了一种基于熔断机制、信用机制和备用见证人节点的DPoS共识机制改进方案。首先,引入熔断机制,提供了反对票功能,加快踢出作恶节点;其次,引入信用机制,为节点设置信用分数和信用等级,通过监测节点行为来动态调整节点信用分数和等级,加大作恶节点获得票数的难度;最后,加入备用见证人节点列表,及时填补因为节点作恶被撤销见证权后出现的空缺。搭建了基于本改进方案的测试区块链系统,通过实验验证改进方案的可用性和有效性。实验结果表明,采用改进后的DPoS共识机制的区块链可及时剔除作恶节点,适用于大多数场景的应用。

用于降低网络开销的改进ODMRP算法研究

ODMRP组播路由协议适用于带宽窄、移动性强和节点分散的移动自组织网络(Mobile AdHoc Network,MANET)。为了进一步提高该协议的性能,设计了一种改进方案,首次提出"备用转发节点"的概念,将其应用于原协议中,以降低网络的负载。理论分析表明,改进方案通过控制备用转发节点能动态的控制路由数量,进而控制转发分组节点数据,从而降低网络负载。所以,该改进方案有效地提高了ODMRP协议的性能,使之更加适用于大规模的MANET网络。