基于网络编码的空间DTN中CGR改进算法

随着空间通信技术的发展,卫星节点的增多,以及容延迟容中断通信需求的不断提高,空间DTN (DelayTolerant Network,容延迟网络)环境中各通信节点间的路由技术日益重要,相继出现了多种适用于DTN的路由技术.基于空间DTN的结构与特点,对CGR(Contact Graph Routing,接触图路由)算法以及基于编码的路由算法进行了分析比较,然后针对空间DTN中CGR算法的缺点和不足,研究提出了基于NC(Network Coding,网络编码)的空间DTN中的CGR改进算法(NC-CGR),并通过仿真实验平台对算法性能进行了分析评估.仿真结果表明,相比于CGR算法,NC-CGR算法在链路传输时延、传输包裹数目、中继缓存大小、链路丢包率等不同条件下的适应性方面均表现出较大优势,更适用于具有复杂拓扑、带宽受限、高动态特性的空间DTN环境.     

地月空间通信网络协议研究

针对地月空间长距离通信较长延时及月背遮挡导致的间断性链路连接问题,同时为解决有限资源下地月空间网络通信综合利用问题,基于地月空间通信链路形成了通信方案,应用DTN协议和IP over AOS协议构建了网络拓扑结构,并对六星双圆、四星双圆、三星单圆、双星单圆4种极圆轨道进行了网络仿真指标设计与网络仿真。仿真结果表明:在节点缓存能力等约束下,相同仿真参数中4种中继星座架构的数据包递交率与星座中卫星数量呈正相关,对延迟敏感的实时性数据包在不同星座架构下平均时延最大相差仅约0.04 s。以DTN协议作为地月空间信息系统组网通信的主要协议架构,可以满足各类应用业务数据传输要求。     

一种新的基于位置信息的路由算法研究

 为航空移动Ad hoc网络(MANET)提出一种基于位置信息的路由算法，即位置网格路由（LBGR）算法，以此来解决节点高速移动引起的路径重建问题。算法中，数据包沿路由发现时得到的网格轨迹进行传输，每个收到数据包的中转节点根据它与相邻节点、目的节点的位置关系及网络轨迹下游的路由网格位置决定下一跳节点。由于利用了网格位置信息，LBGR算法在航空节点高速移动和拓扑变化无法事先预测的情况下，使用较少的开销就可获得稳定的路由。仿真结果表明，与GRID路由算法相比，LBGR算法在节点中高速移动时，能够有效地减少路由开销，提高网络吞吐量。     

命名数据网络中的一种主动拥塞控制机制研究

命名数据网络由于缓存的作用及多路径和多播的传输特点,使得传统的拥塞控制策略不再适用。从命名数据网络转发策略的角度出发,结合强化学习中的Sarsa(λ)算法,提出了一种以最小时延为目标的拥塞控制算法。该算法考虑了链路延迟和中断的影响,利用NDN中路由节点的计算和学习能力,使用Sarsa(λ)算法实现命名数据网络中网络包的智能转发。在基于ns-3的ndnSIM仿真平台下进行性能测试,并和已有的采用滑窗机制的Best route算法、Multicast算法和RF算法做比较。仿真结果表明,提出的智能转发策略能有效增加网络的数据递交率,减少丢包数量和网络平均时延,有效地减少拥塞。     

LEACH协议的改进与仿真研究

无线传感器网络由能量受限的节点组成,高效节能的路由算法是路由设计的关键问题。在LEACH算法的基础上,提出了一种新的分簇式路由策略,从簇头个数的确定、簇头选举方法对LEACH算法进行了改进,数据传输方式允许采用多跳方式与基站节点通信,仿真结果表明该算法具有降低网络能耗、延长网络生命周期的优点。     

卫星网络动态资源图多QoS约束路由算法

针对高动态卫星网络拓扑变化导致的网络更新期间可用路径失效，QoS需求难以满足的问题，提出了一种基于软件定义网络（SDN）架构的虚拟节点动态资源图多QoS约束路由算法（DRGVN-QR）。根据节点的切换状态、缓存以及链路的剩余带宽、时延等信息，结合虚拟节点的网络拓扑方式，建立虚拟节点动态资源图模型。根据资源图模型，建立最小路径代价的优化模型，利用蚁群算法（ACO）并发地为每个连接请求找到一段时间范围内的最优路径集合，并对信息素挥发系数的取值问题进行了讨论，以提升路径质量和算法性能。最后，为了适应卫星网络的时变性，设计一种幂数加权公式求出一段时间范围内的最优路径。仿真结果表明：DRGVN-QR算法能够规避路径失效带来的传输中断问题，提高网络QoS，与其他算法相比，该算法降低了平均端到端时延、网络丢包率和时延抖动。     

基于网络编码的空间DTN LTP协议改进

随着空间通信技术与应用的不断发展,空间DTN (Delay Tolerant Network,容延迟网络)中节点之间数据传输的重要性日益明显。针对空间DTN的可靠信息传输需求,首先介绍了空间DTN的特点及信息传输协议体系,并对LTP (Licklider Transmission Protocol,立克里德传输协议) 进行了重点分析。然后针对空间DTN中LTP协议的缺点和不足,研究提出了基于网络编码的空间DTNLTP传输协议改进策略——NC-LTP协议,并通过数学仿真对算法性能进行了分析评估。仿真结果表明,相比于LTP协议,NC-LTP协议在不同信道传输时延、不同丢包率等条件下的适应性方面表现出较大的优势,因此NC-LTP协议更适用于具有高动态特性、高信道误码率、带宽受限的空间DTN环境。     

有损链路环境下移动Ad Hoc网中一种具有能量效率和负载均衡的地理路由算法(英文)

由于地理路由的有效性和可扩展性,这类路由算法成为移动ad hoc网络(MANET)中的一个研究热点。然而,在真实不可靠的链路环境下,简单的贪婪转发会导致较低的投递率,并且缩短了网络寿命。因此在提高投递率的同时延长网络寿命是一个重要问题。在本文中,我们为有损链路的MANET提出了一种新颖的地理路由算法ELGR。它结合能量效率和负载均衡来做路由选择。第一,我们设计了一种基于数据包接收率PRR(packets reception rate)的链路估计方法,来提高能量效率。第二,每个节点通过了解邻节点的负载状况来达到转发时的负载均衡。我们的仿真结果表明,与几个典型地理路由相比,ELGR算法延长了网络寿命20%,并且显著提高了数据包的投递率。     

基于最小跳数的无线传感器网络跨层设计

传统的严格分层参考模型无法实现对无线传感器网络资源的有效管理和运用,跨层设计是提高网络整体性能的一种有效方法。针对无线传感器网络能量、计算资源、存储资源和带宽资源有限的特点,提出一种基于最小跳数的路由层和MAC层的跨层协议设计方案。MAC层和路由层通过共享sensor节点到sink节点的最小跳数信息,在MAC层建立时间梯度,解决多个节点共享无线信道的问题;并在路由层建立路由表,解决路由选择问题。仿真结果表明,该方案在降低网络能耗的同时,在降低传输延迟,提高数据投递率方面也取得了良好的性能。     

多层卫星网络数据缓存技术研究

针对星间链路和星地链路传播时延大、内容分发经过多跳传输后总体时延较大的问题,研究在多层卫星网络中部署网络内缓存技术,并提出基于卫星缓存容量大小和内容流行度的概率缓存策略。仿真结果显示,当每个卫星节点缓存容量大小仅占内容总量大小30%时,与IP协议、未部署缓存的NDN协议以及NDN-LCE缓存策略相比,采用提出的缓存策略,用户平均内容访问时延分别下降60%、53.4%和7.1%。     

基于OPNET的低轨卫星网络路由仿真与优化

针对业务高速化、多样化背景的LEO(低地球轨道)卫星通信网络传输问题,提出一种复合分组调度策略和基于拥塞控制的备份路由方法相结合的路由算法,既保证了不同业务的服务质量,也在网络部分卫星节点因负载较重发生拥塞时实现业务分流,避免低优先级业务因资源竞争力较弱而"饿死",保证各业务的吞吐率,提高网络的性能。最后,以OPNET(优化网络工程工具)软件搭建了LEO卫星网络仿真平台,对文中提出的路由协议进行仿真,验证了算法的有效性。     

一种基于时空等级的LEO卫星网络路由策略

随着5G技术的发展和6G技术的研究，低轨卫星网络在未来空天地一体化网络中的地位越发重要，而作为网络核心技术的路由策略仍面临一些挑战，如卫星网络拓扑高动态变化、链路频繁切换、节点计算处理能力有限以及负载流量分布不均衡等。针对卫星所覆盖区域负载不均衡且与时间因素有关，以及星上用户多业务服务质量需求的问题，设计了一种基于时空等级的业务分类负载均衡路由算法。算法考虑了卫星网络流量的分布与时空等级的关系。卫星节点需先根据当前时刻及其所覆盖的地面区域计算其时空等级，并在路由算法的下一跳实时调整阶段加入时空等级作为选路条件之一，同时改进了阈值的计算方式，并在路由时考虑了不同的链路代价以满足多业务服务质量需求。仿真结果表明，相较于DSP、TLR和RMLBR算法，所提算法虽然在总吞吐量表现不及TLR和RMLBR算法，但在时延以及链路利用率方面有所改进，有效降低了平均端到端时延，较好地满足不同业务服务质量需求，均衡网络负载。     

适于低轨卫星IP网络的单核共享树组播算法(英文)

为了解决低轨卫星IP网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,本文提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法。CCST 算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法。DAC方法专为周期、规律运动的低轨卫星网络提出,不需要复杂的星上计算。在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而使得组播树的树代价最小,大大提高了网络的带宽利用率和组播传输效率。w-CCST 算法中所提出的加权因子可以调整树代价和端到端传播时延之间的折衷程度,因此,可以通过调整加权因子来适度增大树代价、降低端到端传播时延以支持某些端到端时延要求苛刻的实时组播业务。最后,与低轨卫星 IP 网络中典型算法进行了性能比较,仿真结果说明,CCST 算法的平均树代价比其它算法显著降低,w-CCST 算法的平均端到端传播时延小于 CCST 算法。     

基于最近邻的集中式多传感器多目标跟踪算法

经典的集中式多传感器多目标跟踪算法通常计算量较大,经常难以满足系统的实时性要求,工程上实现起来比较困难,为进一步扩大集中式多传感器的应用范围,使其在对算法实时性要求较高、跟踪精度要求较小的实际场合中广泛应用。文章基于最近邻域思想,研究了并行处理结构的集中式多传感器最近邻域算法,并从算法跟踪精度、实时性、有效跟踪率3个方面对其与经典的顺序多传感器联合概率数据互联算法进行了仿真比较。经仿真验证,并行处理结构的集中式多传感器最近邻域算法实时性提高了60%以上,且在跟踪背景杂波适中的情况下能够有效跟踪目标。     

结合跳点引导的无人机随机搜索避撞决策方法

针对无人机在城市空域环境和密集交通流下的避撞决策问题，提出马尔科夫决策过程（MDP）和蒙特卡洛树搜索（MCTS）算法对该问题进行建模求解。蒙特卡洛树搜索算法在求解过程中为保证实时性而使其搜索深度受限，容易陷入局部最优，导致在含有静态障碍的场景中无法实现避撞的同时保证全局航迹最优。因此结合跳点搜索算法在全局规划上的优势，建立离散路径点引导无人机并改进奖励函数来权衡飞行路线，在进行动态避撞的同时实现对静态障碍的全局避撞。经过多个实验场景仿真，其结果表明改进后的算法均能在不同场景中获得更好的性能表现。特别是在凹形限飞区空域仿真模型中，改进后的算法相对于原始的蒙特卡洛树搜索算法，其冲突概率降低了36%并且飞行时间缩短47.8%。     

基于模块度的复杂网络社团结构聚类新算法

针对传统的分裂聚类算法删除连边会影响节点划分的问题,结合K-means算法的思想并加以改进,提出了一种以邻居节点为聚类备选集,所有社团中心节点同时聚类的同步聚类算法。该算法根据节点中心度和最短路变化率确定社团中心节点集,然后以中心节点为社团中心,以邻居节点为聚类备选集合进行聚类,完成社团的划分。将算法应用到Zachary网络中并与GN算法、Top Leader算法进行比较,仿真结果表明该算法对网络有较好的划分。     

混合SDN的多目标路由优化算法

为充分利用SDN(Software Defined Network,软件定义网络)节点的优势来优化网络性能,混合SDN的流量工程成为当前的研究热点,而路由优化是实现流量工程目标的重要策略之一.但是,当前混合SDN的流量工程中未考虑网络整体的负载均衡以及SDN节点的处理能力.针对上述问题,提出了一种多目标路由优化算法——MCS(Minimum Cost Sum,最小化代价和),综合考虑整个网络的传输延迟与链路利用率,同时保证SDN节点的处理能力满足实际约束,最终实现全网综合性能的最优化.实验结果表明,当网络整体负载较轻,MCS与现有的SOTE(SDN/OSPF Traffic Engineering,软件定义网络/开放最短路径优先流量工程)算法性能相近;而当网络负载加重时,MCS相比于SOTE,可将网络负载降低约9％,因此,MCS算法具有更高的优化能力.     

基于移动Ad-hoc网络的QoS路由算法的研究

基于AODV(Ad—hoc 0n Dem and Vector)协议草案,再对助—hoc网络的QoS问题进行了深入的探讨和研究后,提出了一种“伴随式”QoS路由算法,该新算法能够适用于带有QoS业务要求的网络。并将该新算法与G reedy算法进行了比较分析,仿真结果说明新算法降低了控制消息的增加比例,并且具有较高的源节点与目的节点的连通率和较低的路径传输的延时抖动。     

基于概率最近邻域算法的分布式多传感器多目标跟踪算法

为进一步扩大分布式多传感器的应用范围,基于概率最近邻域思想,研究了分布式多传感器概率最近邻域算法,并对其与分布式多传感器联合概率数据互联算法进行了性能仿真分析。经仿真验证,分布式多传感器概率最近邻域算法能够解决多传感器多目标跟踪问题,且实时性有较大提高。     

多局部节点异步抗差航迹关联算法

为解决航迹异步与系统误差并存情况下的多局部节点航迹关联问题,提出一种基于区间序列离散度的多局部节点异步抗差航迹关联算法。定义区间型数据集的离散信息度量,给出系统误差下航迹序列区间化方法,通过累次积分计算离散度,结合多维分配进行关联判定。针对多局部节点上报目标不完全一致现象,设置零号航迹管理关联质量。与传统算法相比,无需时域配准,可在系统误差下对异步航迹直接关联。仿真结果表明,算法能在局部节点上报目标不完全一致场景下实现有效关联,且正确关联率随局部节点数目的增加或目标密集程度的增大而提高。