移动容迟网络中自适应路由算法的设计与实现

物联网DTN容迟网络技术概述(pdf 115页)

DTN与新兴信息转移模式北京邮电大学计算机学院 段鹏瑞

提纲 ?DTN网络概述 ?DTN网络体系结构?DTN路由机制 ?节点移动模型 ?DTN网络支撑技术?应用

DTN网络概述 ?DTN ?Delay Tolerant Networks，Disruption Tolerant Networks， 容迟网络、容断网络、受限网络 ?DTN is a network of regional networks. It is an overlay on top of regional networks, including the Internet. ?DTN 最初是容迟网络研究组(DTNRG)为星际网络 IPN(interplanetary network)通信而提出来的,其主要目标是支持具有间歇性连通、延迟大、错误率高等通信特征的不同网络的互联和互操作,如互联Internet 和传感器网络、移动自组织网络等.

?物联网的四层架构 ?DTN 网络体系由多个底层运行独立通信协议的DTN 域组成,域间网关利用“存储-转发” 的模式工作,当去往目标DTN 域的链路存在时转发消息,否则,将消息存储在本地持久存储器中等待可用链路.服务理解交换感知 DTN网络概述

新型的网络 ?星际网络InterPlaNetary ?野生动物监测跟踪网 ?乡村通信网 ?水下传感网 ?车载网 ?Wireless military battlefield networks

传统TCP/IP网络 ?Internet ?A network of networks ?Packet switching ?IP with different link layer ?IP over everyting ?Everything over IP

无线传感器网络分簇路由协议

ＩＳＳＮ１０００．９８２５．ＣＯＤＥＮＲＵＸＵＥＷ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，Ｖ０１．１７，Ｎｏ．７，Ｊｕｌｙ２００６，ＰＰ．１５８８—１６００ ＤＯＩ：１０．１３６０／ｊｏｓｌ７１５８８ ＠２００６ｂｙＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ．Ａｌｌｒｉｇｈｔｓｒｅｓｅｒｖｅｄ． 无线传感器网络分簇路由协议水 沈波＋，张世永，钟亦平 （复旦大学计算机与信息技术系，上海２００４３３） Ｃｌｕｓｔｅｒ－ＢａｓｅｄＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒ ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ ＳＨＥＮＢｏ＋，ＺＨＡＮＧＳｈｉ—Ｙｏｎｇ，ＺＨＯＮＧＹｉ—Ｐｉｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３，Ｃｈｉｎａ） ＋Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｐｈｎ：＋８６—２１—６５６４３２３５，Ｅ—ｍａｉｌ：０４２０２１１６５＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃａ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃａ Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｏｓ＠ｉｓｃａｓ．ａｃ．ｃｎｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃａＴ乩，Ｆａｘ：＋８６．１０—６２５６２５６３ ＳｈｅｎＢ，ＺｈａｎｇＳＹ，ＺｈｏｎｇＹＰ．Ｃｌｕｓｔｅｒ－Ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，２００６，１７（７）：１５８８—１６００．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎ／１０００－９８２５／１７／１５８８．ｈｔｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌａｙｅｒｉｓｐｉｖｏｔａｌｉｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ａｓａｎａｃｔｉｖｅｂｒａｎｃｈｏｆｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｅｘｃｅｌｉｎｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｎｅｒｇｙｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｄａｔａａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄＳＯｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｃｌｕｓｔｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｒｅｔｈｒｅｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．Ａｓｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｈｒｅｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｒｅｃｅｎｔｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｃｌｕｓｔｅｒ；ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄ 摘要：在无线传感器网络体系结构中，网络层的路由技术至关重要．分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点，成为当前重点研究的路由技术．分析了无线传感器网络分簇路由机制，着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法，并比较和分析了这些算法的特点和适用情况．最后结合该领域当前研究现状，指出分簇路由算法未来的研究重点． 关键词：无线传感器网络；分簇路由协议；簇；簇头 中图法分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ 作为一种新的信息获取方式和处理模式，无线传感器网络（ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＷＳＮ）Ⅲ目前已成为国内外备受关注的研究热点． 作为一种典型的普适计算（ｐｅｒｖａｓｉｖｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）应用，ＷＳＮ通过大量部署在监测区域内的传感器节点，采集网络覆盖区域内感知对象的信息，通过多跳的无线通信方式，将收集、处理后的信息提供给终端用户．ＷＳＮ不需要固定的网络支持，具有快速展开、抗毁性强等特点，可广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗监护、农业养殖和其他商业领域，以及空间探索和灾难抢险等特殊领域【２，３】． ?Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２００５—１２—２０；Ａｃｃｅｐｔｅｄ２００６—０２—２３

基于LEACH的无线传感器网络分簇路由算法

总第246期2010年第4期 计算机与数字工程 Computer&Digital Engineering Vol.38No.4 49 　 基于L EACH的无线传感器网络分簇路由算法3 白凤娥　牟汇慧　姜晓荣 (太原理工大学计算机与软件学院　太原　030024) 摘　要　路由协议是无线传感器网络的重要组成部分之一,而路由算法在路由协议中起着至关重要的作用。文章在L EACH算法基础上,提出一种改进的路由算法,改进后的算法采用相对固定的成簇方式,每隔一轮重新构建簇。利用图论中的prim算法,选择每轮中P ed最大的簇头作为根节点,在簇头节点之间构造树形路由,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到根节点,然后通过根节点将整个网络收集到的数据发送到基站。仿真结果表明,与L EACH算法相比,改进算法降低了能耗,有效延长了网络生存周期。 关键词　无线传感器网络;L EACH算法;分簇;生命周期 中图分类号　TP393 L EACH2Based Clustering Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks Bai Fe ngπe　M ou Huihui　J ia ng Xiaorong (College of Computer and Software,Taiyuan University of Technology,Taiyuan　030024) Abs t rac t　Routing protocol is an important part of wireless sensor network and the routing algorithm plays a crucial role in the routing protocol.Based on L EACH algorithm,this paper presents a novel clustering algorithm in which clusters are relatively fixed and the nodes re2organize themselves into new clusters every other round.It utilizes the Prim algorithm in the graph theory to form tree routing among cluster2head nodes,and selects the cluster2head with the largest P ed as the root node.The cluster heads send data to the root node in a multi2hop manner and the root node then sends the gathered data by the whole network to the base station.Simulation results show that compared with L EACH,the improved algorithm can re2 duce the energy consumption and prolong the lifetime of the network. Ke y Words　wireless sensor network,L EACH algorithm,clustering,lifetime Class Nu m ber　TP393 1　引言 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是监视远程环境的有力工具之一,它的基本功能是收集并返回传感器节点所在监测区域的信息。由于工作环境和自身构造的限制,传感器节点一般是电池供电,并且节点的更换和充电也较难实现。因此,降低节点能耗,延长网络生命周期是无线传感器网络传输机制的一个主要研究目标[1]。 网络数据传输离不开路由协议,路由协议对网络的整体性能有重要影响,因此,作为无线传感器网络核心技术之一的路由协议一直是研究的热点。路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,无线传感器网络中的路由算法从网络逻辑结构角度可以分为平面路由和层次路由。层次路由算法是无线传感器网络路由算法的研究重点,其中,L EAC H 算法[2～3]是比较具有代表性的层次型路由算法。 本文在L EAC H算法的基础上,介绍一种改进的路由算法,改进算法的成簇方式相对固定,减少了构造簇的能量消耗。簇形成之后,在簇头间构造最小生成树,簇间通过多跳方式通信,降低了簇头节点之间长距离通信的能耗。 3收稿日期:2009年11月2日,修回日期:2009年12月5日 作者简介:白凤娥,女,教授,硕士生导师,研究方向:计算机控制与嵌入式系统,无线传感器网络。牟汇慧,女,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与无线自组网络。姜晓荣,女,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与无线自组网络。

低功耗分簇路由算法LEACH的能耗分析

摘要：文章对无线传感器网络低功耗分簇路由协议的代表性算法—leach的运行机制以及性能做了详细的研究，针对该算法的分簇阶段、簇的建立阶段以及稳定的数据传输阶段的相关原理和运行情况作了深入分析。最后从正反两方面总结了leach协议的运行特性。 关键词：无线传感器网络；分簇路由算法；leach算法 中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）33-0186-02 0 引言 1 leach协议描述 leach算法是mit的heinzelma等人设计的一种低能耗自适应集簇分层型路由算法，是为无线传感器网络量身设计的。此算法也是第一个在无线传感器网络中提出的分层次路由协议。在此之后提出的大部分层次式路由协议都是基于leach算法而来的。 1.1 leach协议运作周期 leach算法中簇的形成是分布式的，即节点在无中心控制下决定是否当选簇头。另外，簇的建立不需要在整个网络内进行通信，仅通过每个传感器节点自身的特征来决定的。 leach算法中定义了“轮”的概念，每轮又分为两个阶段：簇的建立阶段和稳定的数据通信阶段。第一阶段，节点按照某种信息自动成簇，随机产生一个簇头；第二阶段，簇内的非簇头节点把监测到的数据发送给簇头，簇头节点对集到的数据进行融合并把结果发送到远处的基站。在网络的初始化阶段，leach算法随机地选取一个传感器节点来充当簇头进行工作。 1.2 leach算法簇头选取机制在leach算法中，假设在t时刻开始第r+1轮簇头的选举，传感器节点i此时当选为簇头的概率为pi（t），簇头的节点的期望值为k，网络中的节点总数为n，确保网络中的所有节点在前n/k轮里都会当选一次簇头。则有以下两种情况：1、pi （t）=k/（n-k*（rmod（n/k）））（当ci（t）=1）；2、pi（t）=0（当ci（t）=0）。 r是网络已经工作过的轮数，ci（t）=0为i节点在最近的rmod（n/k）轮当选过簇头，反之，ci（t）=1为相同情况下节点i没有当选过簇头。所以只有节点在前r轮还没有当选过簇头才会拥有相对多的能量，那么就有可能在第r+1轮成为簇头[2]。接下来进入下一个周期。 1.3 簇的建立阶段一旦网络中的节点通过以上描述的方式被选举当做簇头节点，那么这些簇头节点必须向网络中的其他节点通知它们在当前轮中充当簇头的角色。为此，每个簇头节点需要以csma的方式广播一个消息并遵循mac协议[3]。消息一般包含了本身的id号和一个辨认此消息为公告的头文件，并且这个消息必须到达网络中的所有节点。leach算法中的簇头节点扮演了协调本簇数据传输的控制中心的作用。簇头节点建立一个tdma表，并且将此表发送到簇内各成员节点。当所有节点接收到了tdma表的时隙分配情况之后，簇的建立就完成了，同时进入稳定的数据传输阶段。 1.4 稳定的数据传输阶段在稳定的数据传输阶段，一个簇中的所有节点在自己对应的时隙内将监测数据发送到簇头节点，在每一个回合的时间里数据的传送依靠大量的簇内节点。用分布式算法确定簇头节点保证了每轮簇的期望值为k，但是不能保证在每一轮中正好都是k 个簇。因而，在leach算法中每个簇中节点的数目具有高度的不确定性，并且簇内节点传送给簇头的数据量随着簇内节点数的不同会产生变化。 簇头节点要接受所有簇内节点发送数据，则必须保持自己的接收器一直处于工作状态。一旦簇头节点接收到了来自所有节点发送过来的数据之后，即进行数据融合，再将结果发送到基站。因此簇头对基站的数据传输将产生很高的能量消耗。 前面的讨论描述了无线传感器网络簇内的通信。mac协议和路由协议的设计要保证节点的低能量消耗和簇内节点数据传送无冲突。每个簇拥有一个独一无二的传播覆盖代码，簇内

基于社区的容迟网络路由方法_周瑞涛

收稿日期：２０１１－０６－ ２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１０１２１４ ）作者简介：周瑞涛（１９８１—），男，博士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｒｔ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；曹元大（１９４４—），男，教授，博士生导师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙ ｄｃａｏ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．第３２卷　第９期２０１２年９月 北京理工大学学报 Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　 Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３２　Ｎｏ．９Ｓｅｐ ．２０１２基于社区的容迟网络路由方法 周瑞涛１，　曹元大１，　胡晶晶２，　朱东锋 １ （１．北京理工大学计算机学院智能信息技术实验室，北京　１０００８１；２．北京理工大学软件学院，北京　１０００８１）摘　要：提出一种基于社区的容迟网络路由方法．通过对网络节点历史运动轨迹点聚类建立其热点活动区域，把热点区域重叠度较高的节点归为同一社区．在源节点和目的节点社区中以洪泛的方式加快消息扩算和传递速度．同时，针对热点区域准确地选择中继节点，降低了冗余消息数量．模拟结果显示，该方法能够提高消息传递数量，并且大大降低系统负载率． 关键词：容迟网络（ＤＴＮ） ；聚类；社区中图分类号：ＴＰ　３９３．０３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０６４５（２０１２）０９－０９６６－ ０５Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　Ｂａｓｅｄ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｄｅｌａｙ　 ａｎｄ　Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ＮｅｔｗｏｒｋｓＺＨＯＵ　Ｒｕｉ－ｔａｏ１，　ＣＡＯ　Ｙｕａｎ－ｄａ１，　ＨＵ　Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ２，　ＺＨＵ　Ｄｏｎｇ－ｆｅｎｇ １ （１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　 １０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｂａｓｅｄ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　ｄｅｌａｙ　ａｎｄ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＤＴＮｓ）ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ｍｏｂｉｌｉｔｙ　 ｔｒａｃｋｓ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｖｉｓｉｔｅｄ　ａｒｅａ　ｏｆ　ＤＴＮｎｏｄｅｓ，ｃａｌｌｅｄ　ｈｏｍｅ　ａｒｅａ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｎｏｄｅｓ　ｗｈｏｓｅ　ｈｏｍｅ　ａｒｅａｓ　ｏｖｅｒｌａｐ　ｍｏｓｔ　ａｒｅｒｅｇａｒｄｅｄ　ａｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ｂｙ　ｆｌｏｏｄｉｎｇ　 ｎｏｄｅｓ　ｉｎｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｈｏｍｅ　ａｒｅａ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｎｏｄｅｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｕｌｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｄｅｌｉｖｅｒｙｒａｔｅ　ａｎｄ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｌｅｓｓ　 ｏｖｅｒｈｅａｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｅｌａｙ　ａｎｄ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＤＴＮ）；ｃｌｕｓｔｅｒ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ 容迟网络体系结构用来解决受限环境下的网络通信问题［１］ ，此类环境中，由于节点的运动规律、生命周期等特性，节点间往往不存在一条永久的端到端路径，例如星际网络、传感器网络等． “存储转发”是该类网络最基本的路由方式．消息需要缓存在中继节点中等待合适的转发机会出现才被传至下一跳节点，直到成功传递．容迟网络路由技术要解决的关键问题是如何选择合适的中继节点． Ｅｐ ｉｄｅｍｉｃ［２］ 通过以洪泛方式传播消息，能够适应各种网络环境，但是往往导致非常高的网络负载；通过限制Ｅｐ ｉｄｅｍｉｃ洪泛的副本数量，其很多变体被提出来［３－ ４］；在社区模型下，ＰＲＯＰＨＥＴ［５］利用节点 间接触的历史信息预测未来的相遇概率指导路由； Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｄｉｎｇ［６］和Ｅｒａｓｕｒｅ　ｃｏｄｉｎｇ［７］ 通过编码的 方式应对报文丢失；此外，还有基于模型［８］ 、控制节点运动［ ９］ 等方法应对各种各样的容迟网络环境．作者针对社区模型的特点，通过对节点历史运动轨迹点聚类，建立热点活动区域，进而建立社区辅助路由．在源节点社区中洪泛消息使其在产生之初迅速传播开，同样在目的节点社区中通过洪泛的方式迅速路由消息到目的节点．同时，利用节点活动的热点区域准确地选择中继节点降低消息冗余，节省网络资源．

容迟网络体系结构及关键技术

https://www.360docs.net/doc/596291311.html, 容迟网络的体系结构及关键技术 樊秀梅? xmfan@https://www.360docs.net/doc/596291311.html, （北京理工大学计算机科学技术学院，北京，100081） 摘要：当前的Internet体系结构和其中许多协议无法很好的适用存在高延迟路径和频繁分裂的网络。当端节点具有严格的能量和存储限制时，问题将更加恶化。由于移动性和特殊应用缺乏“常常连接”的基础结构，像陆地移动网络、军事无线自组织网络、星际网络及传感器网络这样的网络有它们自己的专有协议而不采用IP协议。为了实现这些网络之间的互联，研究者们提出了在端到端连接和节点资源都受限时的一种网络体系结构和应用接口，称为延迟容忍网络（简称容迟网络，DTN）。DTN作为网络互联时传输层上的覆盖网可用来满足随意的异步信息可靠转发。本文综述和分析了容迟网络的应用背景、体系结构、关键技术和开放研究问题，并给出了未来的发展方向和应用前景。 关键词：容迟网络、高延迟路径、频繁网络分裂、覆盖网络 中图分类号: TP393 文献标识码: A 文章编号: State-of-the-Art Architecture and Techniques for Delay-Tolerant Networks Fan Xiumei （School of computer science and technology, Beijing Institute of Technology, Beijing,100081） xmfan@https://www.360docs.net/doc/596291311.html, Abstract: The successful architecture and supporting protocols of today’s Internet operate poorly when faced with operating environments characterized by very long delay paths and frequent network partitions. These problems are exacerbated by end-nodes that have severe power or memory constraints. Because of lacking “always-on” infrastructure in mobile and extreme environments, many such networks have their own specialized protocols, and do not utilize IP. To achieve interoperability between them, researchers have proposed a network architecture and application interface structured around optionally and reliable asynchronous message forwarding, with limited expectations of end-to-end connectivity and node resources. This architecture is called Delay-Tolerant Networks (DTN). It operates as an overlay network above the transport layer. In this paper, we discuss state-of-the-art architecture and key techniques for DTN and potential issues. It is our purpose to stimulate more research in this new emerging network. Key words: Delay-Tolerant Networks, high delay path, frequently network disconnection, overlay network. 1 引言 TCP/IP提供了一种基于不同链路层技术的端到端通信机制，已成为不同网络互联的基础。通常来说，TCP/IP协议簇的平稳运行依赖如下物理链路特性假定：①在数据源和目的地之间存在端到端的路径；②在网络中任何节点对之间的最大往返时间（RTT）不能太长；③端到端的分组丢失率较小。不幸的是，现在有一类越来越重要的所谓“受限网络（Challenged network）[1]”，它可能违反了上述假定中的一个或多个，这使得当前的TCP/IP模型不能很好地为其提供服务。 “受限网络”最初是由于主机和路由器的移动而出现的，也可能是由于能量管理或冲突导致的网络断 ?本文受到国家自然科学基金（No. 90604012）与北京理工大学基础研究基金（No. BIT-UBF-200501F4209）资助。樊秀梅，博士，副教授。研究领域为计算机网络传输控制、无线网络、网络性能评价。

基于粒子群优化非均匀分簇路由算法

基于粒子群优化的非均匀分簇路由算法摘要:为了解决无线传感器网络分簇路由算法中存在的“热区”问题和簇头选取问题，设计了一种自适应粒子群优化的非均匀分簇路由算法。首先通过候选节点与汇聚节点之间的距离计算竞争半径并构造出大小不等的多个簇，然后根据簇规模引入优化的粒子群算法，评价节点剩余能量和节点之间的距离等因素选取最终簇头，以剩余能量较多的簇头作为下一跳，形成以汇聚节点为根节点的多跳路由。仿真结果表明，与leach算法和eeuc算法相比，所 提算法网络生存期分别延长了34%和16%,平均能量消耗分别减少了22%和12%，有效地减少了网络节点的能量消耗。 关键词:无线传感器网络；非均匀分簇路由算法；粒子群优化 算法；能量消耗；生存期 中图分类号: 文献标志码:a abstract: to deal with the “hot area” problem and cluster heads selection in clustering routing algorithm of wireless sensor network (wsn), the paper designed an uneven clustering routing algorithm based on adaptive particle swarm optimization (pso). firstly, according to the distance between candidate nodes and sink node, the competitive radius was calculated and clusters of various sizes were constructed. then this paper introduced the pso according to the cluster size. the pso was used to select the final cluster heads by

容迟网络中多策略路由算法的设计与实现

目录 第一章引言 (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.2论文主要研究内容 (3) 1.3主要研究内容 (10) 1.4论文组织结构 (11) 第二章基于节点相似性的概率路由算法 (12) 2.1定义节点相似性 (12) 2.2基于概率的转发 (14) 2.3SBPR算法具体设计 (15) 2.4仿真实验与结果分析 (16) 2.4.1 改变节点缓存空间 (17) 2.4.2 改变消息生存时间 (18) 2.4.3 改变消息生成时间间隔 (19) 2.5本章小结 (20) 第三章基于节点社会流行性的路由算法 (21) 3.1定义邻居节点 (21) 3.2定义节点流行性 (22) 3.3SPBR算法具体设计 (24) 3.4仿真实验与结果分析 (25) 3.4.1 改变节点缓存大小 (25) 3.4.2 改变消息生存时间 (26) 3.4.3 改变消息生成时间间隔 (28) 3.5本章小结 (31) 第四章基于节点社会流行性的概率路由算法 (32) 4.1定义节点社交群 (32) 4.2定义节点流行性 (33) 4.3基于概率路由策略 (35) 4.3.1 计算节点相遇概率 (35) 4.3.2 基本方法 (36) 4.4SPPR算法具体设计 (38) 4.5SPPR仿真实验与结果分析 (39) 4.5.1情景Infocom 5仿真实验 (39) 4.5.2情景Infocom 6仿真实验 (41) 4.6本章小结 (43) 第五章总结与展望 (44) 5.1总结 (44)

5.2进一步研究 (45) 参考文献 (46) 攻读学位期间的研究成果 (51) 致谢 (52) 学位论文独创性声明 (53) 学位论文知识产权权属声明 (53)

容迟网络路由算法

容迟网络中路由算法 摘要：容迟网络的主要目标是支持具有链路间歇性连通、时延大、错误率高等通信特征的不同网络的互联和互操作；由于节点移动性、链路间歇连通、网络频繁割裂等特点，容迟网络中的源节点和目的节点之间在多数情景下不存在一条连通路径，因此节点采用“存储携带转发”的路由模式。数据转发算法是移动容迟网络研究的一个重要方面。相比传统无线传感器网络的路由算法，移动容迟网络的数据转发算法不仅要提高网络节点的能量效率、延长网络生存期，对如何提高消息传输成功率、降低消息传输时延与通信开销的研究则更加具有实际意义。现有的移动容迟网络数据转发算法大致可分为：基于消息复制的转发算法、基于历史信息的转发算法、基于先验知识的转发算法、基础设施辅助的转发算法和基于社会网络的转发算法。 关键词容迟网络；社会网络；路由协议；数据分发；优化算法 容迟网络（Delay Tolerant Networks,DTNs）是近年来无线网络领域内的一个研究热点，泛指部署在极端环境下由于节点的移动或者能量调度等原因而导致节点间只能间歇性进行通倍甚至长时间处于中断状态的一类网络[1-3]。其概念起源于星际网络（Interplanetary Internet,IPN），与传统通信网络模型相比，移动容迟网络具有网络间歇性连通、节点资源受限、传播时延高等特点。DTN作为未来互联网络发展的一个新方向，在环境监测、交通管理、水下探测和发展中国家偏远地区网络基础建设具有广泛的应用前景和实用价值。 如何做出正确高效的路由选择一直是无线网络领域内的关键技术和主要研究课题，然而传统的基于的路由协议、移动网络和无线传感网络的路由协议均很难在容迟网络中工作。一方面，与传统通信网络模型不同，移动容迟网络中不存在稳定可靠的端到端链路，使得现有的基于端到端连通性假设的无线传感器网络路由算法不能适用于该网络环境。另一方面，相对于传统的无线传感器网络路算法，移动容迟网络数据转发算法不仅需要综合考虑如何提高网络节点的能量效率、延长网络生存期，研究如何提高消息传输成功率、降低消息传输延迟与通信开销则具有更加实际的意义。目前，移动容迟网络的数据转发算法大致可分为以下几种方式：基于消息复制的转发算法、基于历史信息的转发算法、基于先验知识的转发算法、基础设施辅助的转发算法和基于社会网络的转发算法。 1容迟网络概述 1.1 容迟网络起源 上世纪九十年代，美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)等研究机构在美国国防部高级研究计划署(Defense