无线多跳网络中的机会路由

机会路由通过充分利用无线信道的广播特性,可以大大提高无线多跳网络的性能.从阐述机会路由的基本思想开始,介绍了机会路由协议的主要特点、适用环境和影响机会路由性能的重要因素.在此基础上,对重要机会路由协议进行了综述,讨论不同协议的工作机制及其优缺点.最后,探讨了机会路由的一些未来发展方向,以期为这一领域的发展提供一些有意义的借鉴.

无线多跳网络最佳转播模型及广播机制研究

为解决广播给无线多跳网络带来的严重的资源竞争与冲突、过大的转播冗余与能耗的问题,提出无线多跳网络有效广播机制.以获取高广播效率为目的建立了最佳转播模型,基于最佳位置转播和平衡能耗的思想来减小转播次数和能量消耗.该广播机制仅需本地信息就可完成有效转播,理论分析与仿真研究表明该广播策略是一种分布式、低开销、低转播冗余的无线多跳网络"绿色"广播机制.

无线多跳传感器网络中能量消耗均衡分簇策略

针对在无线多跳传感器网络中节点间能量消耗不均衡、中继节点容易过早失效的问题,基于几何规划提出一种自适应的分簇算法.该算法通过节点的能量水平和位置来调节其竞争簇头的概率,同时通过簇头的能量水平和离汇聚点的距离调节簇头"管辖"范围.仿真表明:本算法很好地均衡了网络能量开销,使得网络的生命周期延长了25%,稳定周期延长了50%.

无线多跳网络分簇协作路由算法

协作路由将物理层的协作通信技术和网络层的路由选择技术相结合是一种提高网络性能的跨层路由设计方案.现有的协作路由算法没有充分利用网络拓扑结构的特点,难以获得最优的协作路由.基于无线网络节点分布概况,提出一种分簇协作路由算法,以提高网络性能并增强网络的可靠性.该算法的分为三个阶段,簇的形成,簇间路由和簇内路由.算法的每个阶段都从节点分布对协作通信的影响出发优化协作路由设计,充分利用了无线网络中物理介质的广播优势和周围节点协作的优势.仿真结果表明,本文所提出的协作路由算法能够显著降低路由的中断概率,提高网络的可靠性.

无线多跳网络下基于干扰管理的高容量跨层优化策略

在多跳多基站无线网络环境下,设计了一种基于干扰管理的高容量跨层优化策略。算法的物理层采用串行干扰消除实现干扰管理,在上层首先通过Voronoi图实现区域划分,然后基于节点的最小跳数建立每个节点到基站的初始链路分配和多跳路由方案,之后通过多时间片分配或多跳路由的节点选取对方案进行优化,并通过迭代的方式寻找吞吐量更大的优化策略。理论分析证明了该方案具有多项式时间复杂度,仿真结果显示引入了干扰管理相关技术后,整个网络的吞吐率有2到5倍的提升。

基于无线多跳自组网的混合路由研究

随着大规模无线多跳自组网在军队通信、应急通信等领域的广泛应用,域路由协议(ZRP)作为一种混合路由协议,其灵活的路由发现和维护策略,使其在大规模网络中的应用受到了更多的关注。ZRP的域内路由协议以及域间路由协议的选取,对协议整体性能影响巨大。面向具有一定拓扑变化的大规模无线多跳自组网,基于传统ZRP框架,优化设计得到改进的域路由协议。改进协议中,域内路由协议采用具有更高路由有效性以及较小资源消耗的主动路由策略,域间路由协议则通过增加过期路由缓存机制降低网络控制开销。通过建模分析验证了改进协议的域内路由具有更高的有效性;通过软件模拟平台NS2仿真,验证了改进协议具有更优的性能。

一种TDMA无线多跳网中新的传输调度算法

针对TDMA无线多跳网中的时隙分配问题,提出了一种新的传输调度算法,称为“碰撞避免正确稳健调度”(CA-PRS)。CA-PRS算法与以往PRS算法的区别是可以根据网络的拓扑变化,自适应选择分组发送时隙,实现了分组传输中的碰撞避免。该算法实现简单,协议开销小,不需要对节点度数进行约束。仿真结果表明与simple-PRS算法相比,该算法提高了无线资源的利用率。

无线多跳网络中Semi-TCP协议的实现

为解决传统TCP协议在无线多跳网络中经常误判网络拥塞状况且反应迟钝的问题,提出一种Semi-TCP协议的实现方法。添加虚拟TCP层控制包的过滤和重发,采用逻辑信道传递跨层信息,应用一跳式ACK速率控制策略调节发送速率。仿真实验结果表明,该实现方法能在不改变原TCP协议框架的基础上提高系统性能。

基于随机网络演算的无线多跳网延迟边界分析

端到端延迟作为无线多跳网QoS中最重要的参数之一,其边界分析的准确性直接影响到无线多跳网的QoS保障,而其中流量场景的复杂性导致了分析的难度大幅增加。在综合考虑了无线多跳网流量场景中存在流量直接传输,流量汇聚和流量分裂的特性后,该文运用3种流量算子对系统进行建模,并首次结合随机网络演算提出一种分析无线多跳网延迟边界的方法。仿真结果表明,理论边界可以准确地预测无线多跳网的延迟情况,且明显优于确定性延迟上界。

无线多跳Ad hoc网络中MAC机制的公平性与网络容量利用率

高效、公平的MAC协议是目前无线多跳Ad hoc网络研究的关键问题之一。该文在给出一种新的无线多跳Adhoc网络的网络模型前提下,定义了MAC协议公平性、网络容量利用率两个性能参数。给出了一种能在竞争节点间公平共享无线信道并充分利用网络容量的MAC协议(FMAC),仿真比较了FMAC和IEEE802.11DCF的公平性和网络容量利用率。结果表明FMAC能在充分利用网络容量的前提下,实现无线信道在竞争节点间的公平共享。

面向路径的无线多跳网络端-端吞吐量分析

基于802.11 DCF机制的无线多跳网络性能深受MAC层的介质访问机制和上层路由机制相互作用的影响.本文面向自组织网络路径,给出了端-端最优吞吐量的模型以及计算其上下界的方法.本文的研究更加注重无线多跳网络的实际特性:分组调度可以任意方式调度,节点的载波侦听范围大于其传输范围.研究发现路径的端到端吞吐量与路径长度、分组发送速率和分组调度策略等因素密切相关.本文还分析了其他因素对端-端带宽的影响程度.本文从面向路径的分析模拟工作中得出的一些独特结论相信将有助于上层应用程序以及路由协议的研究.

认知无线多跳网中保证信干噪比的频谱分配算法

为解决无线多跳网络在固定频谱分配方式下所固有的信道冲突等问题,利用认知无线电的动态频谱分配技术,提出了一种适用于次用户组成的无线多跳网络的、underlay方式下的全分布式频谱分配算法。该算法将频谱分配问题建模成静态非合作博弈,证明了纳什均衡点的存在,并给出了一种求解纳什均衡点的迭代算法。大量仿真实验证明,该算法能实现信道与功率的联合分配,在满足主用户干扰功率限制的同时,保证次用户接收信干噪比要求。

提供QoS保障的无线多跳路径可用带宽估计模型与方法

该文对多跳路径的可用带宽估计问题进行了研究,提出了在估计过程中必须将全局QoS保障作为可用带宽的估计原则。对多跳路径的干扰进行了定性分析与定量计算,并利用排队网络理论建立了路径性能分析模型,利用该模型能得出路径中各个业务流的QoS参数。在此基础上设计了能提供QoS保障的可用带宽估计方法。该文所提出的估计方法以QoS需求不被破坏为约束条件,克服了现有工作将无约束的最大可达吞吐量作为可用带宽从而导致业务的QoS可能受到影响这一缺陷。仿真实验证明了分析模型与可用带宽估计方法的准确性。

THBP:支持可靠广播业务的无线多跳网络同步MAC协议

提出了一种单信道无线多跳网络同步媒体接入控制协议three-handshake broadcast protocol(THBP).采用基于收节点冲突发现机制的三握手过程,解决无线多跳网络中难以保证广播业务传输可靠性的问题.通过控制分组三次交互,可为节点调度可靠广播信道.广播信道调度过程中,信道冲突由收节点探测并报告.分析结果表明,该协议能利用较小的开销,保证广播分组的可靠发送.

无线多跳网络中基于QoS的自适应拥塞控制方案

提出的无线多跳网络中基于服务质量(QoS:Qualityofservice)的自适应拥塞控制方案是从两个方面实现拥塞控制和QoS保证的。一方面,通过控制路由请求过程,为实时业务选择时延较短的路由,为非实时业务选择时延较长的路由来控制拥塞并保证QoS。另一方面,按照QoS等级减小邻居结点的转发业务来增加拥塞结点占用信道的概率,从而消除拥塞并保证QoS。该方案的特点在于综合考虑了拥塞控制和QoS保证,能在控制拥塞的过程中提高服务的QoS质量。论文建立了路由发现成功率、端到端时延和丢包率的性能分析模型,并对提出的方案进行了性能分析。性能分析和仿真结果表明我们提出的方案能够有效的控制拥塞,并保证实时业务的QoS。

无线多跳网QoS性能统计性边界的研究

为保证无线多跳网的服务质量(QoS),需要求解其性能边界。基于统计型流量包络建立了无线多跳网的数据流传输模型,在此模型的基础上利用统计网络演算理论推导了无线多跳网单节点的时延统计性边界、端到端的时延统计性边界以及端到端数据积压统计性边界。仿真实验结果表明,不同数据流的测量值都在数值计算的边界范围之内,表明基于统计网络演算理论的无线多跳网QoS边界模型具有较好的性能。

多速率敏感无线多跳网中最小化延迟多播路由

针对物理层提供的多速率传输特性,研究了最小化多播延迟的问题。其主要思想是上游节点将对数据包的一次低传输速率广播换成若干次传输速率不同的广播,达到最小化多播延迟的目标。首先将该问题模型化为一个最优化问题,然后提出了一个分布式最小化延迟的多播路由DMDMR算法,并且证明了该算法能够取得最优值。大量模拟实验结果表明,与上游节点对数据包只进行一次广播的经典技术相比,DMDMR算法可降低多播延迟17%以上。

基于地理位置和多阶邻节点辅助的编码感知无线多跳网络路由协议

提出一种适用于无线多跳网络的基于地理位置的多阶邻节点辅助的编码感知路由协议(LFCR).LFCR基于数据流间编码思想,借助地理位置信息,在建立路由时,综合考虑编码机会和传输能够带来的数据包正向前进位移,在创造具有编码机会路径时,避免了路由过度绕远.仿真结果表明,相比于经典编码路由协议COPE,LFCR能够显著提高网络性能.

对无线多跳网络中VoIP数据包聚合算法的性能优化

针对聚合算法对无线多跳网络中服务质量和节点能耗之间制衡的问题,提出成本函数和分组聚合算法的性能优化方案。分析聚合数据包分组的数量对服务质量和节点能耗的影响,利用成本函数使得二者融合于同一个函数。因此,成本函数的最优值点也是二者平衡的最优值点,从而得到聚合数据包分组数量的最优值。为验证提出方案的有效性,仿真实现了该方案。仿真结果表明,该方案可以较好地优化聚合算法。

无线多跳网络中网络编码感知的机会转发机制

提出一种适用于无线多跳网络的网络编码感知的机会转发机制(NCAOF,Network Coding-Aware Opportunistic Forwarding).NCAOF利用无线信道的广播特性,结合机会转发和网络编码,动态确定有编码机会的节点进行编码后机会转发,从而比传统的采用预定节点的转发机制获得更多编码机会.分组转发过程中,中间节点考虑局部拓扑信息及自身负载情况,通过定义的编码收益函数评估节点的机会转发效能,动态选择能获取编码性能更好的分组进行机会编码,并基于编码收益赋以编码分组动态的转发优先级,有效利用编码机会同时避免冗余转发.实验结果表明,相比传统的基于网络编码的转发机制,NCAOF能获得更好的编码机会,并有效提高了网络的吞吐量和分组送达率.