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。     

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。     

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.     

卫星网络多路径QoS路由策略研究

针对卫星宽带网络业务的多样性,提出了一种基于业务QoS(服务质量)需求和星间链路信息的多路径并行路由方案。该方案利用星间链路历史信息和准实时信息进行路由预规划,并基于星间链路实时信息和业务QoS需求对预规划的路由方案进行动态调整,实现业务数据在源节点和目的节点之间进行多路径并行传输。该方案不仅确保了业务传输的高可达性,而且使整个卫星网络链路资源得到充分利用,实现负载均衡。     

基于蚁群算法的多路径QoS路由算法研究

针对现代网络通信量不断地增大以及蚁群算法在解决路由问题时存在的一些不足提出了基于改进蚁群算法的路由优化算法。该算法将蚁群系统的特点和流量工程的思想相结合对基本的蚁群算法进行了3方面的改进：将路由器的缓冲队列的利用率加入下一结点选择的标准;采用链路的利用率做为全局更新信息素;选择多条路径来进行数据传输。仿真实验结果表明该算法可以实现网络负载均衡,降低拥塞发生的可能性,提高了网络资源的利用率。     

机场特种车辆监控系统中低能耗路由的研究

针对原有ZigBee路由方法应用于机场特种车辆监控系统中节点能量消耗大的缺点，提出了基于ZigBee的低能耗路由算法——LEZR（low—energy ZigBee routing）。该算法通过让节点尽量处于休眠状态来节省能量，从而延长网络生命周期。仿真结果表明，基于此方法设计的系统网络较原路由方法在节能和延长网络生命周期方面都有显著提高。     

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。     

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。     

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。     

无人机自组网络多媒体数据传输路由算法研究

针对无人机自组网络多媒体数据传输中链路不稳定问题,提出了一种无人机自组网络多媒体数据传输路由算法。该算法在GPSR路由算法基础上,结合无人机多媒体通信的特点,充分考虑了位置、速度、运动方向这三个因素对选择下一跳节点的影响,从而达到同时兼顾三者和提高链路性能的目的。提出的算法具有开销小、可靠性高等优点,有效提高了分组交付率以及降低了平均端到端延迟,从而提高了无人机自组网络多媒体数据传输的性能。     

Ad hoc网络中的位置辅助路由

Ad hoc网络是由一群随机移动的用户终端组成的无须任何固定网络设备的自组织网络.位置辅助路由是Ad hoc网络中有别于基于拓扑路由的一种路由方式.它能利用节点的位置信息来指导路由发现、路由维护和包的转发,从而提高了路由的效率.Ad hoc网络包括限制性泛洪路由和分层路由两种类型,本文介绍了Ad hoc网络及其优缺点,并分析和定性比较了现有的位置辅助路由协议.     

一种基于最近相遇节点树的DTN多副本路由算法

在网络拓扑无法事先规划、节点运动有一定社区性、节点缓存能力与网络资源受限的DTN典型应用场景中,存在传统多副本路由算法无法完成的数据包多跳递交问题。针对这一问题与应用场景特点,在经典的Spray and Focus与Prophet算法基础上,提出了一种基于最近相遇节点树的DTN多副本路由算法,并使用基于NS-3的DTN仿真软件与4种经典多副本路由算法Epidemic、Spray and Wait、Spray and Focus、Prophet进行网络性能比较。仿真结果表明:最近相遇节点树机制改善了无法间接递交问题,且该路由算法在缓存平均占用量、递交率、网络有效开销比等网络性能指标上,相比4种经典DTN多副本路由算法均有明显提升。研究结果可对未来月表探测、地球社群网络等DTN典型场景的应用提供参考。     

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.     

基于蚁群优化的能量均衡自适应路由算法

基于蚁群优化的WSNs路由算法具有蚁群优化自组织性、正反馈性和并行性的特点,在构造无线传感器网络中的最优路由时有很好的性能。但是蚁群优化构造最优解时带来的网络开销十分可观,不适合在路由维护阶段反复使用蚁群优化重构路由。考虑到蚁群优化的上述特点,同时针对无线传感器网络能量受限的特点,提出了一种基于蚁群优化的能量均衡白适应路由算法。该算法使用了新的信息素更新算子,算子中包含了网络能量水平因子,能够均衡网络能量消耗。在路由维护阶段,该算法使用了新的基于侦测蚂蚁的自适应路由维护机制,很好地降低了网络开销。     

基于分区簇头选择簇间多跳的路由协议

针对LEACH协议在能耗方面存在的不足,提出了一种分区簇头选择和簇间多跳的新协议。该协议分区域进行簇头选举、考虑了节点剩余能量、簇间采用多跳的方式传输数据。仿真结果表明,与LEACH协议相比,新协议有效的均衡了节点能耗,提高了能量利用率,延长了网络寿命。     

控制器故障下的软件定义机载网络数据平面迁移策略

软件定义网络（SDN）为突破机载网络功能僵化所造成的瓶颈提供了新的契机。针对软件定义机载网络控制域内控制节点故障问题,提出一种基于时延和负载均衡的传输节点迁移策略,将故障控制节点所管控数据平面中的传输节点迁移至其他正常控制节点,恢复网络的正常管控。以迁移时延和负载均衡率为目标,建立迁移优化模型,提出基于时延和负载均衡的传输节点迁移算法,指导数据平面中的迁移动作,最终对两个性能目标进行综合权衡。实验结果表明,与距离就近迁移（DCM）策略和分布式逐跳（DHA）策略相比,所提策略在迁移时延和负载均衡率2个方面进行了合适的折中,避免出现迁移时延过大或控制节点负载失衡的情况,有效解决机载网络故障恢复问题。     

面向风险均衡的AFDX虚拟链路路径寻优算法

为确保综合模块化航空电子系统的安全性需求能够在全双工交换式以太网中得到一致性保证,提出了一种面向风险均衡的路径规化（RBPP）算法,以满足各航电功能间的安全隔离要求,同时分散风险,避免局部物理链路的风险集中,提高系统安全性。以民机失效状态类别划分为基础,建立了航电功能、分区、端系统、虚拟链路（VL）风险模型;RBPP以均衡各物理链路风险为目标,同时综合考虑网络实时性、链路负载能力等因素,采用粒子群算法进行优化目标求解。利用仿真优化方法对RBPP算法进行了实现,在典型工业航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络架构及A380AFDX网络架构下进行仿真分析,结果显示多播VL的简化处理的会使网络风险增加;在1 000条VL配置下与负载均衡（LB）算法和最短路径（SP）算法进行了分析对比,结果显示RBPP算法在满足各航电功能间的隔离需求的同时,链路风险均衡能力在两种网络拓扑下分别比负载均衡算法提高了10.7%和23.4%,比最短路径算法分别提高了35.4%和47.9%。     

支持差异化服务的航空信息网络切片策略

针对航空集群各作战任务对网络性能需求的差异，研究了灵活耦合任务需求的航空信息网络切片问题。按照任务特性定义网络切片类型及性能特征，以任务资源需求为约束构建切片性能最优化整数规划模型，将网络切片构建问题分解为平台资源聚类和链路资源聚类2个步骤，提出了基于粒子群的平台资源聚类算法和基于感知节点的链路资源聚类算法。平台资源聚类阶段通过基于聚类因子排序的粒子群聚类算法进行迭代求解；链路资源聚类阶段，以各网络切片性能和链路负载率为优化目标，在平台资源聚类的基础上完成链路资源聚类。研究结果表明：所提算法构建的航空信息网络切片可满足不同任务对平台资源以及网络传输能力的需求，平台资源利用率和链路负载率显著改善。     

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。     

基于缓存的结构化P2P路由算法研究

P2P网络中的资源经常会被不同节点重复查找,有些热门资源被重复查找的概率更高,如何保证资源在重复查找时的效率,提高路由算法对已查找结果的自记忆能力,是一个亟待解决的问题.在分析传统的Pastry路由算法基础上,采用内容缓存机制和路径缓存机制来改善路由性能,重点研究了不同消息重复率下的路由性能.在不同节点个数和不同的消息重复率下进行大量模拟实验,结果表明改进后的路由算法随着消息重复率的升高,算法的路由性能明显改善.