时间敏感网络中基于边不相交路径对选择的帧复制与消除机制

工业互联网应用如工业自动化控制系统,对网络提出了更严格的性能要求,包括有界低时延、低抖动与高可靠。传统以太网尽力而为的转发技术难以满足工业互联网确定性的传输需求。IEEE 802.1工作组在标准化的时间敏感网络增强了以太网的时间同步、确定流调度以及可靠性等功能。帧复制与消除机制FRER通过在2条源节点与目的节点相同且不相交路径上并行传输相同的帧,并在目的节点消除重复帧,提高了时间敏感网络的可靠性。该机制存在以下2个问题:(1)路径选择未考虑路径自身可靠性;(2)完全不相交的路径对可能不存在。通过构建路径可靠性模型,提出基于边不相交路径对计算方法,解决了上述问题。仿真结果表明:提出的机制有效提高了路径可靠性的同时降低了帧的时延抖动;当网络负载为0.9时,提出的机制与传统FRER及FRER-MPC相比,时延抖动分别降低了15.6%和11.19%。

基于拓扑的不相交路径抗毁性评估方法

为了能够定量地计算出通信网络的抗毁性,以网状全连通网络作为参考基准,定义了基于拓扑的不相交路径抗毁性评估指标,以及节点和链路重要性评估指标,并配套研究了不相交路径的计算方法。计算被考核网络与全连通网络节点间不相交路径数的比重,得到抗毁性指标。通过计算各节点及链路失效后抗毁性变化的大小,得到网络元素重要性评估指标。阐述了计算方法的正确性,并给出时间及空间复杂度。通过算例分析并且与基于最短路径的评估方法进行对比,论证了不相交路径抗毁性评估指标和计算方法更加合理,更能体现出实际通信网络性能。

无线传感器网络一种不相交路径路由算法

无线传感器网络经常被用来采集物理数据,监测环境变化.由于低功耗无线通信不确定性、链路质量不稳定性以及节点失效等问题,传感器网络很容易导致路由数据包丢失.为了提高网络路由的可靠性,人们提出多路径路由算法.多路径路由中源节点到目的节点的多条路径可能含有公共节点,或者公共边,如果公共节点或者公共链路失效,则这个数据包也丢失,因此又有人提出不相交多路径路由算法.不相交多路径路由算法又分为链路不相交多路径路由算法和节点不相交多路径路由算法.提出了一种不相交路径路由算法,可以将感知节点采集到的数据通过不相交路径传送到汇聚节点,提高路由的可靠性.而且,这个算法还可以很方便地应用到多Sink节点的网络当中.该路由算法用到的路由表大小为|K|,其中|K|表示路径数.算法的运行时间复杂度是O(|L|),其中|L|表示网络中的边数.

网树求解有向无环图中具有长度约束的最大不相交路径

对有向无环图中具有长度约束的最大不相交路径问题进行研究,该问题是求解图中两点间路径长度为k的最大不相交路径。为了对该问题进行求解,提出了贪婪搜索算法(GP,greedy path),该算法先将一个有向无环图转化为一棵深度为k+1的网树,然后计算每个网树节点的树根叶子路径数,并以此计算图中每个顶点的总路径数,之后从网树的第k+1层节点出发,在当前节点的双亲节点中选择未被使用且总路径数最小的双亲,以此形成一条优化的不相交路径,最后迭代这一过程,直到不再有新的不相交路径为止。GP算法的时间和空间复杂度分别为O(wkn(p+q))和O(kn(p+q)+n2)。为了测试GP算法的近似性,又建立了一种能够生成人工数据的算法,该算法能够准确地控制有向无环图中最大不相交路径的数量。通过该算法生成了大量测试用数据,实验结果表明GP算法较其他对比性算法具有良好的近似性且实际求解时间较短,验证了该方法的有效性和可行性。

NDN中基于相交路径的多径数据传输策略

提出一种基于相交路径的多径数据传输策略。为节点接口添加属性,在转发平面控制接口的可用与否,依据接口到服务器最短路径距离以及可用带宽,采用多指标综合评价法计算节点上每个接口的权值,实现在节点上按比例分流兴趣包,实现分布式控制数据传输。仿真结果表明,该策略在内容下载时间、数据包时延、负载均衡等方面具有良好性能。

无线网络中寻找非干扰不相交路径的拟人算法

针对无线网络中寻找从源点s到汇点t的两条非干扰不相交路径这一NP难问题,提出了一种拟人算法。该算法首先基于网络流方法得到两条点不相交的s-t路径,然后通过一种拟人化的策略逐步调整这两条路径,力图使得它们变为两条非干扰不相交的s-t路径。模拟实验表明,与现有的算法相比,拟人算法可以快速地以更高的概率找到两条长度较短的非干扰不相交路径。

多约束最短链路不相交路径的启发式算法

为求解多约束最短链路不相交路径(MCSDP(k))问题,提出了一种启发式的整数规划方法:FHABIP,并给出了算法搜索方案。根据问题的整数线性约束集合具有的结构特点,利用拉格朗日乘子把整数线性约束集合中的复杂约束引入到目标函数中,导出具有约束系数矩阵是全幺模矩阵特点的整数线性规划问题,从而使这类问题能用单纯形法容易求解。MCSDP(k)在求解线性规划问题的迭代过程中很容易地被求出。算法实验结果表明该算法快速有效。

k-不相交路径的容错拓扑控制算法

针对无线传感器网络中拓扑控制算法优化目标单一的问题,提出一种既能优化网络能量效率,又能保证网络容错性的k-不相交路径的容错拓扑控制算法.首先,构建传感器节点到sink节点的k条不相交路径,通过增加冗余链路以提高网络的容错性;其次,选择路径能耗、路径中节点功率的标准差及路径跳数检测路径质量;最后,建立多目标规划,并利用智能优化算法对其进行求解,根据k值的不同对路径进行择优选择以达到降低网络能耗并延长网络寿命的目的.仿真实验结果表明,由该算法构造的网络拓扑能有效降低网络能耗,延长网络寿命并提高网络的容错性.

超立方体网络的不相交路径通信策略研究综述

超立方体是一类具有良好的拓扑性质的互连网络模型。不相交路径的实现是超立方体网络中容错通信的有效保证。介绍了超立方体网络的不相交路径路由策略中的主要研究内容和研究现状,对近年来该方面取得的研究成果进行分析和总结,并指出了其中存在的问题和该策略研究的方向。

中心计算的无线传感器网络2-不相交路径路由算法

在多路径路由(multipath routing,MPR)算法中,不相交多路径路由(disjoint multipath routing,DMPR)算法具有更高的可靠性和容错性.DMPR算法面临的主要挑战有2点:不相交路径的选优问题和数据包在不相交路径上的传输问题.针对某些工业应用(例如矿井环境监测)中网络拓扑比较稳定,sink节点运算和存储能力较强等特点,提出了一种中心计算的2-不相交路径路由算法——CCDMPR算法.算法利用全网信息计算出从源节点到sink节点的近似最优2-节点(链路)不相交路径,然后生成仅包含<主父交节点,辅父节点>对和路径比特序列的微路由表并下传到每个节点;针对中心计算方式对链路状态变化的反应迟缓问题,采用了一种中心调度的自适应机制提高路径维护的灵活性.实验结果证明,CCDMPR算法能够显著减小平均路径长度,节省网络整体能量,并能提高数据传输的可靠性.

基于矩阵计算的互斥组业务的不相交路径选择算法

针对带共享风险链路组(SRLG)约束的光网络(OTN)中,互斥组业务的不相交路径选择问题,文中在排斥链路然后逐条计算业务路径方法的基础上,引入矩阵计算的概念,提出一种新的方法来为互斥组中的每条业务规划路径和网络资源。在文中给出了算法实现的流程以及相应的伪代码,并对不相交路径选择问题中所涉及的关键性指标给出实验对比分析的结果。测试结果表明该算法可以提高互斥组中业务的算出数,有效地为光网络中的互斥组业务规划不相交路径。

基于相关因子的节点不相交的Ad Hoc多路径路由算法

多路径路由算法可以均衡负载、提高可靠性,但是A d Hoc网络的无线多播特性(WM A)使得多路径数据传输存在严重的冲突隐患,即便是节点不相交的多路径,以并发的方式来进行数据传输的效率并没有理论上的高.为此本文提出基于相关因子的节点不相交的多路径路由算法(NDCF),该算法引入相关因子来衡量多条节点不相交路径以并发的方式进行数据传输时发生冲突的可能性的大小,从而选择冲突可能性最小的节点不相交路径.仿真结果表明,NDCF算法可明显提高数据包的投递率,降低端到端的传输时延.

一种端到端网络的不相交多路径QoS路由算法

不相交多路径路由算法旨在一个端到端的网络中为应用流选择多个路径,且这些路径在瓶颈链路上是彼此不相交的。本文提出的不相交多路径QoS路由(DMQR)算法在Dijkstra最短路径和最短最宽路径(SWP)算法的基础上,能够动态地计算时延最短、带宽最宽、在瓶颈链路上互不相交的路径,且保证每个路径都是满足一定服务质量的。在视频会议、远程医疗和远程教育等重要的视频通信场合,要求应用层和网络层必须协同工作以保证一些必要的QoS,例如端到端的带宽、时延和包丢失率等。本文针对端到端的网络,重点讨论不相交多路径QoS路由算法在应用层的设计和实现。性能分析和模拟结果显示,所提出的不相交多路径QoS路由算法总是收敛的,且当网络流量增加时,该算法具有较低的包丢失率和较高的吞吐量。

Ad hoc网络节点不相交多路径距离矢量路由协议

AMR算法是Ad hoc网络计算节点不相交最大路径集合的累积多路径路由机制。针对节点不相交多路径源路由协议MNDP及SMNDP存在的问题,整合按需距离矢量路由AODV和AMR算法,提出了节点不相交多路径距离矢量路由协议MDVR。MDVR协议建立的路径信息分布在网络节点中,可缩短路由分组长度以及减轻路由发现源节点建立路由的负担;可防止攻击者通过篡改路由消息中的路径信息攻陷协议。

最宽不相交多路径均衡路由算法的改进及其分析

针对最宽不相交路径(WDP)算法计算每个可行路径工作量大而且非常耗时——计算n条路径需要耗费O(n3)次迭代的问题,为了减少算法的复杂度和缩短计算候选路径的时间,提出了一种通过减少可行路径集的数量和限制计算迭代次数的改进算法,该算法使用具有可用带宽的可行路径集的子集代替所有可行路径来计算候选路径。性能分析表明:改进后的算法和最初的WDP算法相比具有较快的收敛速度和较低的计算复杂度,对于给定的通信流量能够提升网络性能。

Ad-Hoc网络中一种可靠的节点不相交多路径路由算法

提出了一种可靠的节点不相交多路径路由算法(RNDMRA).结合预测模型和能量模型,利用网格中节点的地理信息,有效减少路由发现泛洪的频率.同时为了选择与最短路径相似的稳定多路由,RNDMRA应用相似性因子选择相似的稳定节点不相交多路径路由.模拟结果显示,与AODV和NDMR相比,RNDMRA有更高的投递率,更小的路由延迟和路由负载.

一种稳定的不相交多路径蚂蚁路由算法

提出一种稳定的不相交多路径蚂蚁路由算法(SDMAR).基于稳定性模型和能量模型,该算法主要依靠节点能量和生命周期的联合参数进行概率转发,并提供了多条到目的节点的冗余路径.这些路径基于路径信息分成不同等级,当最优路径断开时,它们即被使用.模拟结果表明,与动态源路由算法和Ad hoc按需多路径距离矢量路由算法相比,SDMAR的数据包投递率约高出8%,路由负载约降低25%,能量消耗节约15%.

最小能量节点不相交多路径的自组网路由算法

为减轻节点不相交多路径路由负载和解决路径间的耦合问题,提出了一种基于定向天线的最小能量节点不相交多路径自组网路由算法(RMENDMRDA).初始时该算法应用优化波宽选择算法确定定向天线的最小扇形覆盖区域,从而节省能量消耗,在选择累计能量最小的节点不相交多路径时采用链路可靠性选择算法,以满足链路的可靠性要求.分析及模拟结果表明,该算法路由负载更小、路由发现频率更低.与源传输能量选择路由算法和节点不相交多路径路由算法相比,RMENDMRDA的数据包投递率提高了18%,路由负载降低了24%,节省能量约8%.

无线传感器网络不相交多路径路由容错缠绕系统设计

传统网络的容错系统未全面分析网络特征,处理多路径缠绕问题时,存在耗能高以及波动大等问题。因此,设计无线传感器网络不相交多路径路由容错缠绕系统,其采用基于HSV色彩空间分离的节点不相交多路径路由算法建立源节点到目标节点的不相交多路径。系统将色彩平面划分成A类型和B类型,并分别进行路径选择分析,实现不相交多路径路由的容错处理。系统通过动态时间间隔的链路RSSI检索方案检索动态节点,调整多路径缠绕,解决节点路径缠绕问题。实验结果说明,所设计系统可显著增强数据传输稳定性以及网络吞吐量,确保网络能耗最小。

基于事件与能量感知的WMSNs节点不相交多路径算法

在无线传感器网络中建立从源节点到目标节点的多条不相交路径,提出了一种基于事件与能量感知的节点不相交多路径算法(EEDMA)。建立了基于事件与能量感知的多路径模型,基于对事件类型和各路径中节点剩余能量的感知,为不同的事件类型的数据选择合适的路径进行传输。通过仿真结果验证:这种算法为实现异常事件提供了可靠、快速的传输路径,并且为平衡整个网络的能量消耗有重要意义。