基于WSN均衡汇聚树的CTP路由算法改进

针对无线传感器网络(WSN)节点能量均衡消耗的需求,提出一种基于均衡汇聚树的路由算法LB-CTP。该算法定义节点均衡度,引入规避繁忙节点接入机制。在路由更新中,相应节点以LB-CTP路由算法选择父节点接入网络,分担繁忙节点负担。基于TinyOS操作系统对LB-CTP进行实现,通过TOSSIM平台进行仿真实验,结果表明,与CTP算法相比,LB-CTP算法能有效地均衡网络负载。

基于Markov模型的WSN汇聚树路由协议

根据工业监控无线传感器网络(WSN)的可靠性和实时性需求,采用跨层优化方法,提出一种基于介质访问控制层Markov模型的汇聚树协议MM-CTP。利用IEEE 802.15.4 WSN链路层动力学Markov模型对单簇网络进行数据帧传输性能分析,改进汇聚树协议的链路质量评估方法,通过计算最优路由梯度,建立网络拓扑,在保证较高数据到达率的同时,使网络延迟最小,以满足工业监控网络的数据传输需求。

基于路径到达率和动态广播时延的汇聚树协议

汇聚树路由协议(CTP)是目前无线传感器网络(WSN)中常用的数据采集路由协议。它是基于期望传输次数(ETX)的树型路由协议。但对多跳路径的衡量,简单的ETX相加往往无法良好刻画实际路径质量,致使该协议很难选出最优路径。本文提出了基于端到端的数据到达率(PDR)的CTP改进协议,能更好地衡量多跳路径的网络质量。据此选出的最优路径能构建更优的汇聚树,提高端到端数据传递的成功率,减少平均传递次数和平均传递时间,这样可以节省能耗,提高网络生存时间。同时,本文提出在建树过程中采取动态时延广播策略,可以有效减少建路由树时的广播次数,节省开销。

汇聚树协议的多信道通信算法研究

汇聚树协议(CTP)是无线传感器网络操作系统TinyOS中实现的一种基于单信道通信的路由协议。由于WIFI(802.11b/g)与WSN都工作在2.4GHz频段,使二者信道产生冲突,造成WSN通信效率降低。为了避开WIFI干扰,在CTP中加入多信道切换算法,使WSN切换到与WIFI信道频带不重叠的信道上通信。实验证明改进后的多信道CTP协议能有效抵抗WIFI的干扰。

基于汇聚树的CCN兴趣包研究

信息中心网络(CCN)的转发信息路由(FIB)因为内容存储表(CS)动态变化而频繁的震荡刷新,导致兴趣报文间歇性无路由状态而泛洪;同时因为兴趣包按照最长路由匹配查找进行转发,攻击端利用这一特点,发送大量匹配最长路由的无效明细兴趣报文,从而导致网络待定请求路由(PIT)资源的耗尽。针对如上场景中兴趣包泛洪带来的带宽浪费及数据丢失问题以及兴趣包泛洪攻击带来的资源耗尽问题,在总结目前各种兴趣包研究的基础上,提出了一种兴趣包隧道路由机制,包括CP(Center Point)选举机制、源端注册机制、慢采样机制、请求端路由机制、CPT(Center Point Tree)机制等。通过如上机制在转发面建立以可灵活配置的CP节点为中心的CPT隧道,在隧道树对兴趣报文进行引流和分析,并做出相应的转发或者防御策略解决如上问题。仿真结果表明,在网络噪声较大时,可以极大降低丢包率,节省网络带宽;在乱序兴趣包泛洪攻击时,可以实现路由器首跳无源兴趣报文的有效压制。

基于汇聚树协议的多信道通信算法的研究

在无线传感器网络的路由协议中,汇聚树协议主要通过单信道进行通信,使得通信过程中的WIFI和WSN出现冲突。基于此,本文提出一种自适应的信道分配算法,可避免信道阻塞问题的出现。首先对汇聚树协议进行了初步的分析,然后结合WSN和WIFI的频率特征,给出自适应多信道分配算法的具体应用步骤以及信道切换流程,最后结合对比实验,分析多信道通信算法的可行性,实验结果表明该算法对模块间通信报文改良提供了有效理论依据。

一种移动基站的树形无线传感网数据收集方法

为了节约和均衡无线传感网的能量消耗,适应大规模应用的需求,提出一种移动基站的树形无线传感网数据收集方法.该方法是将圆形监测区域中的节点划分到若干正方形虚拟网格里,在每一个网格中根据节点的能量和位置信息采用定时器机制选出一个簇头,非簇头节点就近入簇,簇头组成以基站为根的数据汇聚树,簇头将数据沿着汇聚树传输给基站.为了均衡节点的能量,当采集一轮数据后,在所有节点休眠的同时基站移到区域边缘的下一个位置,再进行同样的数据采集工作.仿真结果表明,此方法能够有效延长网络的生命期.

基于汇聚流回推的DDoS防御系统

提出了一种基于汇聚流回推的DDoS(DistributedDenialofService)综合防御方案。此方案对本地路由器上的汇聚流及其上游汇聚流回推树上第n层路由器上的汇聚流进行分布限速,以达到抵御DDoS攻击的目的。给出了汇聚流限流算法和回推汇聚流所需的反向汇聚流往返树的构建算法。汇聚流限流算法旨在最大限度地限制DDoS流,同时保护正常的用户流。反向汇聚流往返树的构建算法通过动态地探测高流量的汇聚流路径,将自动生成回推汇聚流所需的反向汇聚流往返树。

基于异构WSNs负载平衡的CTP协议设计

为解决CTP协议的负载不均衡和不支持异构网络等问题,提出一种基于异构负载均衡CTP协议HLBCTP。在原有CTP协议ETX计算基础上添加节点能量状态因子和节点流量因子,综合选择链路中更好的下一跳节点;选用功耗最小的RFD节点作为特殊节点转发数据,为其设计专用的路由协议。NS2仿真结果表明,HLBCTP协议能够有效改善原有CTP负载不均衡问题,提高异构网络的生命周期,能够保持较好的网络性能。

基于物联网的城市轨道交通环境监测系统研究

在城市轨道交通系统中,环境信息监测系统是地铁安全、高效运营的基石。为适应城市轨道交通对环境监测信息化和集成化的要求,提出一种以物联网技术为核心的城市轨道交通环境监测系统。该系统在轨道区域内布设传感器节点,实现环境信息的感知和监测;通过汇聚树协议将监测信息以多跳通信方式传送到位于基站的根节点,由基站节点将收集到的数据上传到数据库服务器;最终由终端监控平台对数据进行统一处理。系统以监测区域完全覆盖为基础,同时引入节点节能策略,确保城轨交通的安全、高效运营。

无线传感器网络低时延能量均衡安全路由

提出了一种能量均衡的安全路由机制(LDEESR),适用于周期性数据收集的传感器网络.LDEESR采用一种动态路由选择算法,该算法基于节点权值和高度值建立起一棵动态汇聚树,并利用类似于令牌传递的方式来选取树根,同时还用对称和非对称加密机制来保障路由的安全.在这种机制下,LDEESR能够以很低的开销组织网络中所有的节点,健壮网络拓扑,防范多种攻击.通过与基于群体的传感网络以及混合式高能效分布式聚类协议的仿真比较表明,LDEESR可降低和均衡所有节点的能耗,减小汇聚时延,延长网络的生命期.

基于能量感知的无线传感器网络CTP路由算法

为了增强无线传感器网络的动态适应性和实现数据包的最优传输,根据CTP算法的原理,使用NesC语言在TinyOS 2.x下设计改进路由协议ICTP。该协议采用传输期望值指引路由包和数据包进行传输,并在数据包传输过程中考虑下一跳邻居节点的剩余能量以实现动态均衡网络能耗。通过TOSSIM仿真实验表明,改进后的ICTP能够有效减少传输时延,延长网络寿命,提高网络能量均衡。

路径优化的无线传感器网络CTP路由算法

针对无线传感器网络普遍存在因负载不均衡导致的转发率过高,网络寿命短的问题,提出了一种基于汇聚树协议(CTP)的路径转发优化协议深度和孩子汇聚树协议(DC—CTP)。通过研究节点路径深度和孩子节点个数对当前节点以及对全网络转发数据量的影响,对CTP网络节点的路由算法进行优化。TOSSIM仿真的结果表明:DC—CTP协议选择优化后的路径,将整个网络的节点的数据转发量减少了平均10.25%左右,能够延长无线传感器网络的存活时间。

改进压缩感知算法的WSN数据恢复方法

针对WSN数据恢复成本比例较高的问题,提出一种利用改进压缩感知算法和单位圆盘图模型的WSN数据恢复方法。利用改进压缩感知算法恢复部分丢失数据的节点;将这些已恢复的节点数据当作已知,联合原有的正常节点,基于不同的网络拓扑,使用数据骡子进行剩余丢失数据的恢复;在改进压缩感知算法的支撑下,通过二次规划实现数据重构,采用一组具有先进移动能力的移动传感器来访问失效传感器的邻居节点,重新获取丢失数据。利用NS2仿真软件进行实验,仿真结果表明,相比其它几种较新算法,提出算法完成数据恢复所用成本更低。

基于改进的FCM聚类的WSNs协议

为解决无线传感器网络(WSNs)能量消耗分布不均,增加WSNs生命周期,提出了基于改进的模糊C均值(FCM)聚类分簇与最小树的WSNs路由协议。算法中,节点分簇阶段引入遗传优化后的FCM聚类算法进行分簇,同时根据节点的能量与距离基站的距离选择主副簇头,不仅降低了聚类分配进入局部最优的可能性,且解决了簇头分布不均匀的缺点。对主副簇头赋予不同的任务分散簇头能耗以及利用近优最小汇聚树算法规划副簇头到基站的数据传输路径,能够使副簇头间的能量消耗分布更合理,整体上增加WSMs的生命周期。实验结果表明:提出的算法能够更有效地利用节点能量,延长WSNs生命周期。

CTP协议的原理及性能测试

分析了CTP的原理和实现机制,并通过实验测试了WLAN干扰对无线传感器网络传输性能的影响,初步的实验研究验证了CTP协议的自适应机制,同时也显示了WLAN对WSN的影响,当WSN的射频输出功率小于10 dBm时,基于CTP的WSN经常无法成功组网;当WLAN的中心频率与WSN的中心频率重叠时,基于CTP的WSN的信标比例与跳数显著增加。

能量感知的传感器网络分布式时空相关数据收集方案

提出了基于域和树能量有效的数据收集方法,该方法基于采样数据之间的相关性差异构建域,根据域内节点之间的数据相关性融合采样数据,并调节节点的数据发送速率,然后基于节点的剩余能量和节点间的距离构建数据汇聚树.仿真结果表明,所提出的数据收集方法比现有的数据收集方法能耗更小,且分布更均衡,延长了网络寿命.