Research on Improved Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy Protocol in Wireless Sensor Networks

In wireless sensor networks (WSNs), due to the limited battery power of the sensor nodes, the communication energy consumption is the main factor to affect the lifetime of the networks. A reasonable design of the communication protocol can effectively reduce the energy consumption of the network system. Based on low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH), an improved LEACH protocol in WSNs is proposed. In order to optimize the cluster head (CH) election in the cluster setup phase, the improved LEACH takes into account a number of factors, including energy consumption of communication between nodes, remaining energy of the nodes, and the distance between nodes and base station (BS). In the steady phase, one-hop routing and multiple-hop routing are combined to transmit data between CHs to improve energy efficiency. The forward CH is selected as relay node according to the values of path cost. The simulation results show that the proposed algorithm performs better in balancing network energy consumption, and it can effectively improve the data transmission efficiency and prolong the network lifetime, as compared with LEACH, LEACH-C (LEACH-centralized) and NDAPSO-C (an adaptive clustering protocol based on improved particle swarm optimization) algorithms.     

Power-Aware Anycast Routing in Wireless Sensor Network Exploiting Small World Effect

By considering energy-efficient anycast routing in wireless sensor network (WSN), and combining small world characteristics of WSN with the properties of the ant algorithm, a power-aware anycast routing algorithm (SWPAR) with multi-sink nodes is proposed and evaluated. By SWPAR, the optimal sink node is found and the problem of routing path is effectively solved. Simulation results show that compared with the sink-based anycast routing protocol (SARP) and the hierarchy-based anycast routing protocol (HARP), the proposed algorithm improves network lifetime and reduces power consumption.     

基于移动Agent的MANET多约束QoS路由算法

针对节点能量和可用带宽2个约束条件的问题,提出了一种基于移动Agent的QoS路由算法.该算法利用移动Agent采集网络中各节点的详细信息,以最大链路的生存时间作为选择路由的基础,增强了路径的稳定性;采用多路径策略,以缩短路由重构的时间;优先选择剩余能量多的节点,延长了网络的生存时间.利用网络仿真工具NS2进行的仿真实验结果证明,与AODV协议相比,该算法具有较高的包传输率和较低的端到端平均延时.     

移动Ad Hoc网络中基于可靠传输的节能机制

随着移动Ad Hoc网络的应用日趋广泛,如何有效节省移动节点的能量,提高网络生存时间成为了难题.针对现有的节能协议和机制很少考虑链路误码率的问题,分析了在端到端重传机制和逐跳重传机制下的理想能耗,定义了新的链路代价函数.仿真结果表明使用该机制的路由协议具有较好性能,在数据传输可靠性和能耗之间达到有效的平衡.     

A Multiobjective Optimization Algorithm for QoS-Aware Path Selection in DiffServ and MPLS Networks

Introduction The enlargement of the Internet user commu-nity has generated the need for IP-based applica-tions requiring guaranteed quality of service (QoS)characteristics. For providing per-flow serviceguarantees without a per-flow state in the corerouters, the integration of DiffServ and multi-pro-tocol label switching (MPLS)[1]architecture hasbeen proposed. The MPLS architecture provides adistributed way for resource reservation and QoSpath setup through the use of a Label Distribut…     

基于源路由的多路径路由协议

为了进一步有效地利用网络资源，采用多路径机制改善最佳链路状态路由协议OLSR的网络性能．提出了基于源路由的多路径SR-MPOLSR协议．首先利用MPR多点中继机制高效获取网络的拓扑图，并在网络节点中用多重Dijkstra算法计算出多路径．然后采用加权分配的循环调度实现负载分配，最后引人源路由机制完成报文的选径转发．这种SR-MPOLSR协议较之OLSR协议可进一步利用网络资源，改善链路的吞吐量和平均延迟．增加网络健壮性和可靠性．仿真结果显示，与OLSR算法相比，SR-MPOLSR算法的数据传输率提高20％-40％。端对端平均延迟降低10％-30％．     

车辆路径问题的混沌粒子群算法研究

针对车辆路径问题中单仓库非满载这一基本类型的具体特性,设计了一种混沌粒子群算法;利用混沌系统的随机性、规律性和遍历性初始化粒子,大范围覆盖车辆路径问题的解空间,加强算法最优路径的搜索能力;通过在求解过程中的次优路径处施加混沌扰动,使算法放弃当前求解的路径,避免结果为次优解。并通过试验验证了该算法在车辆路径问题中具有很强的寻优能力。     

基于OFDM的DF中继链路能效最优资源分配策略

针对DF模式的OFDM中继链路,将能效最大化资源分配问题转化为在用户最小速率需求和系统总发射功率受约束条的件下,子载波配对和功率分配的联合优化问题,提出一种低复杂度联合最优资源分配策略,并证明速率和功率约束条件下中继链路全局能效最优解的唯一性.仿真结果表明,与固定子载波配对策略相比,当中继节点位于源和目的节点连线中点位置,Rmin=1.5 Mbit/s时,排序子载波配对策略的链路可达速率和系统能效分别提高了2.3%和3.1%;与传统的等功率分配、速率最大化和功率最小化注水算法相比,本文方案能够在保证用户最小速率需求和系统功率约束的同时,自适应分配资源以实现系统能效最优.      

OFDMA无线多跳蜂窝网中的节能型资源分配策略

为在基于正交频分多址接入技术的无线多跳蜂窝网中实现节能型资源分配,将无线多跳蜂窝网描述为树形分层拓扑结构,规定了该结构中的奇数层和偶数层节点在系统奇时隙和偶时隙中的发送-接收关系,建立了可同时适用于奇时隙和偶时隙的基于系统总发射功率的优化目标函数,并确定了包括链路比例公平因子等限制条件.考虑到难以得到实际系统最优解,在尽量减少计算复杂度的前提下,提出了一种次优化分配策略,使系统总发射功率最小化.仿真结果表明,与基于正交频分复用的时分多址接入等传统固定资源分配方法相比,运用本文提出的资源分配策略可使系统的总发射功率减少约1.5 dB,并能保持各条链路的比例公平性.     

基于VRP模型的两阶段物流网络路径优化模型

以基于VRP模型的两阶段三层次物流网络路径优化问题为研究对象,利用启发式算法中的分解法将问题分为选择物流中心与配送路径优化两个子问题,并与数理规划软件LINGO 8.0相结合给出了基于VRP模型的MSDL-RP问题——多供应商、多配送中心选址与路径优化问题的求解模型。利用所提出的模型可以求出商品从多供应商经过多物流中心到最终客户这一过程中能使费用最小的供应商的最佳位置与数量、物流中心的最佳位置与数量及从物流中心到客户的最佳配送路径,并通过实例进行了验证。对于小规模问题,运用所提出的方法能在很短的时间内求出问题的最优解,具有一定的实用价值。     

城市道路环境下的车载自组网分簇路由机制

车载自组网(VANET)是一种将高速移动车辆作为通信节点的Ad hoc网络,其网络拓扑结构变化迅速导致传统的Ad hoc路由技术并不适用。针对车辆节点在城市道路环境下的移动特点及分层结构给无线网络带来的易管理、易扩展等特性,提出了以公交车辆为簇头的VANET路由机制。该机制以公交车辆为簇头建立簇,其它车辆根据行驶速度和方向加入最优簇,在分簇的基础上运行路由协议。仿真实验结果表明:该机制在分组投递率和网络稳定性上均有改进。     

Learning Bayesian Networks from Data by Particle Swarm Optimization

Introduction Bayesian networks are a graphical representa-tion of a multivariate joint probability distributionthat exploits the dependency structure of distribu-tions. Bayesian networks are directed acyclicgraphs(DAG), where the nodes are random vari-abl…     

区域间拓扑匹配的Chord6模型研究

为了解决P2P网络中存在的不同地址前缀区域拓扑不匹配,即物理网络中相邻的两个区域在覆盖网络中相距很远,反之亦然,以及由此造成的底层路由效率低下的问题.本文采用IPv6地址层次性和其泛播通信机制对节点标识符的重新设计,改进了Chord6模型.该方法不仅使得各个区域间具有拓扑一致性,而且使得路由表具有地址聚合的特性.实验表明,该方法与Chord6相比,在覆盖网络中路由跳数上减少了约10％,在物理网络中端到端的延时降低了约10％.     

A secure and reliable routing protocol for wireless mesh networks

This study proposes an efficient secure routing protocol which considers symmetric and asymmetric links for wireless mesh networks （WMNs）. A wireless mesh network is a group of wireless mesh routers and several kinds of wireless devices （or nodes）. Individual node cooperates by forwarding packets to each other, allowing nodes to communicate beyond the symmetric or asymmetric links. Asymmetric link is a special feature of WMNs because the wireless transmission ranges of different wireless devices may be different. The asymmetric link enhances WMN coverage. Providing security in WMNs has become an important issue over the last few years. Existing research on this topic tends to focus on providing security for routing and data content in the symmetric link. However, most studies overlook the asymmetric link in these networks. This study proposes a novel distributed routing protocol beyond symmetric and asymmetric links, to guarantee the security and high reliability of the established route in a hostile environment, such as WMNs, by avoiding the use of unreliable intermediate nodes. The routes generated by the proposed protocol are shorter than those in prior works. The major objective of the proposed protocol is to allow trustworthy intermediate nodes to participate in the path construction protocol. The mesh clients out of mesh router wireless transmission range may discover a secure route to securely connect to the mesh router for Internet access via the proposed protocol. The proposed protocol enhances wireless mesh network coverage and assures security.     

基于蚁群算法的多QoS约束的多播路由优化算法

蚁群算法是一种新型的随机优化算法,能有效地解决QoS受限的多播路由问题.文中基于蚂蚁具有找到蚁巢与食物之间的最短路径的工作原理,并在分析多约束QoS的多播路由的基础上,提出了一种具有全局优化能力的多播路由算法(OQMRA),仿真实验表明了该算法是合理的和有效的.     

动态行驶时间取送一体化车辆路径问题

为优化真实路网下的车辆配送路径,采用优化 + 调整的两阶段求解方法. 在优化阶段,根据常发拥堵信息,采用遗传算法求解时变取送一体化车辆路径,安排车辆初始配送路径. 在调整阶段,以路段行驶时间为时间间隔,采用滚动更新策略调整车辆配送路线躲避偶发拥堵. 在针对车辆路径调整问题构建了一系列混合整数规划模型的基础上,设计了2-opt + insertion启发式算法求解模型,并结合Dijkstra算法求解到的客户点间最短行驶路线,将车辆配送路径转化成了真实路网中的车辆配送路线. 数值实验测试结果表明:滚动更新策略中,以路段行驶时间为时间间隔比以客户间行驶时间为时间间隔减少车辆行驶时间0.24～11.95 min;以路段行驶时间为时间间隔比以24 min为时间间隔减少车辆行驶时间0.08～8.06 min,比以6 min为时间间隔减少更新次数10.02～34.59次,因此,固定时间滚动更新策略中的最优时间间隔难以确定,其实用性较差. 2-opt + insertion启发式算法求解速度是遗传算法的4倍.      

交通网络最优路径搜索的蚁群算法

针对交通网络中最优路径搜索问题,本文提出一种基于蚁群算法的新的求解方法。首先从剖析最优路径问题的求解要求出发,探讨蚁群算法求解的优势,由于其并行性、正反馈、协作性等特点,能在较短的时间内发现较优解。然后,根据交通网络的特性,在基本蚁群算法的基础上,引入信息素限定规则,采用平滑机制进行局部更新,改进了全局更新模型等,使该算法更能满足交通系统最优路径的求解要求,降低了路径选择的复杂性,从而提高计算效率。对改进的模型进行的模拟实验和比较分析表明,该模型与算法的效果良好。该研究为交通系统最优路径问题开创了一条新的途径,同时显示出蚁群算法在交通分配中的良好使用前景。     

基于多中心车辆路径问题的收益分配优化研究

针对多中心车辆路径优化过程中配送中心间合作收益分配不均衡的问题,引进物流服务提供商作为协调者促成配送中心间形成合作联盟.首先,以多中心共同配送总成本最少为目标建立数学模型;其次,应用客户点聚类方法形成初始线路,并设计了GA-PSO混合算法进行线路优化;然后,运用MCRS(Minimum Cost-Remaining Saving)法、Shapley法、比例最小核心法、弱最小核心法和最小核心法分别求解多中心收益分配模型,并应用联盟稳定性方法选择最优收益分配策略;最后,应用严格单调路径方法,以物流服务提供商收益最大化为目标,研究联盟合作序列形成过程和多个联盟的存在形式,并进行了实例验证.结果表明,本文方法有利于促进配送中心间形成联盟,并可应用到以多中心车辆路径优化为基础的物流运输网络合作联盟形成、拆分及网络优化的过程中.     

基于韧性评估的地铁网络修复时序决策方法

为提高地铁应对突发事故的韧性，提出基于韧性评估的地铁网络修复时序方案决策方法.基于复杂网络理论，利用Space L方法构建地铁网络拓扑结构，部分节点失效后利用不同的修复策略生成备选方案；选取网络平均效率为性能指标，构建韧性指数评估不同修复时序方案下地铁网络韧性的表现，推荐韧性指数最大的方案为最优方案，探讨不同修复策略与网络恢复性能间的关系；以南京地铁为例进行实例分析.结果表明，多个节点失效时，优先修复策略受同步维修队伍个数的限制，前期表现较差，但有助于提升整个恢复阶段网络的性能；并行使用优先修复策略和增加维修队伍可有效提高网络韧性，缩短恢复时间.     

基于刚分簇与鸡群优化的深井无线传感网络定位算法

针对矿井环境因素对无线传感器网络定位的制约,提出一种基于刚性分簇与鸡群优化的无线传感器网络定位算法(RCCSO). 首先,以传感网络中均匀分布的锚点为簇头,基于刚性图理论提出分簇算法对整个网络进行分簇并保证每个簇都是全局刚性的;其次,利用鸡群算法对簇内进行相对定位,求得簇内最优相对位置解集;再次,不同簇以锚点为旋转中心旋转不同角度,并利用鸡群算法求出旋转角度的最优解集,进而求得全局节点最优位置;最后,仿真结果显示,与多维标度MDS-MAP算法及自适应局部区域循环搜索DALSA相比,所提算法在精度上有较明显的提高.