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基于效用的无线自组织网功率与数据速率控制

华中科技大学学报（自然科学版） 2009年第2期37卷 36-39页

作者：李昀照丁毅刘威杨宗凯华中科技大学电子与信息工程系湖北武汉430074

提出了基于网络效用最大化的无线自组织网络模型,该模型用发送功率的凸函数作为度量效用的指标之一,更加贴切地反映了网络能量受限的特点.采用对偶分解的方法求解模型,得到分布式功率与速率联合控制算法.该算法考虑了无线自组织网传输... 详细信息

提出了基于网络效用最大化的无线自组织网络模型,该模型用发送功率的凸函数作为度量效用的指标之一,更加贴切地反映了网络能量受限的特点.采用对偶分解的方法求解模型,得到分布式功率与速率联合控制算法.该算法考虑了无线自组织网传输层和物理层之间的协作,能够在满足一定生存周期的要求下,协调每个节点的传输功率和数据速率,达到全网效用最大化.最后给出一个具体的拓扑和效用函数进行数值仿真实验,验证了算法的收敛性.

关键词：功率控制无线自组织网网络效用最大化数据速率控制对偶分解凸优化

基于博弈理论的无线自组织网增强协作模型研究

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电子与信息学报 2015年第12期37卷 2802-2807页

作者：李添泽武穆清李沛哲廖文星马伟北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 网络与体系架构与融合北京市重点实验室北京100876 中国科学院信息工程研究所北京100093

为了解决无线自组织网络中转发节点因自身能量与存储空间限制而拒绝协作的自私性问题,该文从分析数据包源节点与转发节点的收益与开销特性出发,基于虚拟货币的奖励机制,结合博弈理论提出无线自组织网络增强协作模型。该模型将网络协作... 详细信息

为了解决无线自组织网络中转发节点因自身能量与存储空间限制而拒绝协作的自私性问题,该文从分析数据包源节点与转发节点的收益与开销特性出发,基于虚拟货币的奖励机制,结合博弈理论提出无线自组织网络增强协作模型。该模型将网络协作问题转化为数据包转发路径中多转发节点与源节点收益的博弈均衡问题,在保障双方利益的基础上提出最优的激励方式,促进通信协作的进行。另外,为最大化网络生存时间与避免拥塞,该模型对转发节点的电量与存储空间状态做了相应的约束。

关键词：无线自组织网自私性增强协作博弈虚拟货币

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无线自组织网中的入侵检测技术

计算机工程与设计 2005年第11期26卷 2969-2971,2985页

作者：陈立伟李春燕西南科技大学计算机学院四川绵阳621010

主要对无线自组织网络中的入侵检测技术做一综述,并介绍了多种不同的适用无线自组织网络的入侵检测技术,最后为无线自组织网络提出一种混合式的入侵检测系统模型,对无线自组网入侵检测技术研究有所帮助。

关键词：无线自组织网入侵检测混合式

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无线自组织网高吞吐量时隙调度算法研究

无线自组织网高吞吐量时隙调度算法研究

作者：刘志聪西安电子科技大学

学位级别：硕士

无线自组织网是一项已经发展五十多年的通信网络技术,它以无线通信技术为基础,与传统通信相比有着无中心、组网快捷、抗毁能力强等诸多特点,拓展了传统网络无法普及的应用场景,为实现随时随地自由通信提供了一份保障。它凭借特殊的组网... 详细信息

无线自组织网是一项已经发展五十多年的通信网络技术,它以无线通信技术为基础,与传统通信相比有着无中心、组网快捷、抗毁能力强等诸多特点,拓展了传统网络无法普及的应用场景,为实现随时随地自由通信提供了一份保障。它凭借特殊的组网方式在军事通信、无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)等多个领域都得到了不错的发展。随着“5G”通信的发展,“万物互联”等理念的相继出现,诸多技术的实现及场景需要无线自组网的支撑,因此对无线自组织网的研究仍是一项极具意义的工作。本文通过将无线自组织网与传统网络进行对比,明确了无线自组织网的介质访问控制层(Medium Access Control,MAC)协议设计是重要研究对象之一,在基于时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的通信网络中,其中比较重要的内容为时隙调度算法的研究。本文基于该内容主要进行了如下工作:(1)分析时隙调度算法在基于链路或节点调度时,会对广播类型和单播类型的业务及网络吞吐量产生不同程度的影响。为了获得更高的网络吞吐量,本文提出时隙调度算法采用基于链路的时隙调度,通过提高时隙复用度的方式来提高网络吞吐量。针对采用TDMA方式的无线自组织网进行资源分配时需要避免链路干扰的问题,通过图论数学工具,将原本的有向网络模型图转为无向的冲突图,直观地刻画了链路之间的干扰关系,简化了时隙调度中避免冲突的问题,并将该问题转为数学图染色问题。(2)针对传统方法中使用图染色算法进行时隙调度时产生的时隙资源浪费问题进行研究与改进,通过重新构造数学模型并加以解决,从而进一步提高时隙资源复用度。具体研究分析中发现在图染色算法保证链路只进行一次调度且达到最优的情况下,想要进一步提高时隙资源的复用度,可以放宽每条链路只能进行一次染色的限制,以及松弛链路调度的绝对公平。在此构建了新的约束条件,通过把冲突图补全为完全图,将图染色问题转化为最优组合的搜索问题。针对该问题,设计了一种从最大组合成员数向下搜索的集中式算法,让该算法在获得最优组合后能够及时终止,保证每个组合中成员数是尽可能大,即每个时隙尽可能调度多条链路。通过在随机图上进行仿真对比,验证了该算法在时隙资源复用度上具有明显的提升效果。(3)针对较大网络规模的分布式时隙调度问题,本文通过改进Schneider和Wattenhofer提出的分布式最大独立集(Max Independent Set,MIS)算法,进一步提高时隙资源复用度。由于分布式场景中每个节点只能获得局部网络冲突图,也只能决策与自身相关的链路进行收发的时隙,因此需要节点间进行多轮协商才能收敛确定最终时隙调度结果。在集中式图染色算法中,节点的度是一个很重要的影响因素,因此在分布式SW-MIS算法的基础上,引入链路干扰数作为链路权值,并针对权值相等时简化了处理流程。通过为链路增加可重复状态以及在每一轮MIS计算后增加重复链路的选取环节,实现了链路的多次调度。为了保证了全网每一轮MIS计算流程的一致性,给每个节点增加算法轮次的属性,保证每次进行权值比较时处于同一轮次。最后通过仿真,验证了算法在时隙资源复用度上具有提升效果。

关键词：无线自组织网时分多址时隙调度高吞吐量图染色

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无线自组织网SNMP网管代理的研究与设计

无线自组织网SNMP网管代理的研究与设计

作者：卢安文电子科技大学

学位级别：硕士

网络管理是网络技术中的重要组成部分,是现今网络研究的热点。一个完整的网络管理系统包括管理器、网管代理和网管协议,网络管理就是管理器根据网管协议通过代理对被管对象进行管理。本文研究并设计了一种特殊无线自组织网络的网管代理... 详细信息

网络管理是网络技术中的重要组成部分,是现今网络研究的热点。一个完整的网络管理系统包括管理器、网管代理和网管协议,网络管理就是管理器根据网管协议通过代理对被管对象进行管理。本文研究并设计了一种特殊无线自组织网络的网管代理软件。该无线自组织网络由无线路由器和无线主机组成,网络中一台无线主机作为管理器,每台无线路由器作为网管代理。该代理软件使用SNMP协议,在现今主流的软件开发包Net-snmp的基础上开发的。全文首先介绍了课题背景和SNMP协议的基本原理,然后对该无线自组织网络的网管特性进行了深入的分析,结合其特性设计了该网络管理代理的总体架构和网管方案,并对被管对象进行了分析,引入了802.11MIB变量以更好地反映被管对象的特点,最后基于Net-snmp软件包给出了代理软件的具体设计方法,并对后续工作做了进一步的展望。

关键词： SNMP NET-SNMP 无线自组织网 Ad Hoc IEEE 802.11b SMI MIB

无线自组织网基于邻居节点的拓扑控制算法性能评估

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无线自组织网基于邻居节点的拓扑控制算法性能评估

作者：万倩倩海南大学

学位级别：硕士

无线自组织网是网络节点通过无线连接动态地构建而成的多跳、无中心网络。无线自组织网具有自组织、自配置、自愈合的优点,能够快速部署,易于维护,具有广泛的应用前景。但是,无线自组织网的多跳传输、节点资源和能量受限、无线带宽小、... 详细信息

无线自组织网是网络节点通过无线连接动态地构建而成的多跳、无中心网络。无线自组织网具有自组织、自配置、自愈合的优点,能够快速部署,易于维护,具有广泛的应用前景。但是,无线自组织网的多跳传输、节点资源和能量受限、无线带宽小、拓扑结构动态变化等特点使得保证其网络性能存在很大的技术挑战。网络的拓扑结构影响着无线自组网的连通性和网络性能。因而,拓扑控制是无线自组织网设计和规划的重要组成部分。拓扑控制研究通过设计合适的功率控制算法来调整和控制网络的拓扑,达到节约能量,延长网络生存时间以及优化网络性能的目的。基于邻居节点的分布式拓扑控制算法需要的网络信息少,易于分布式实现。其中具有代表性的K-Neigh算法通过节点距离信息动态地调整节点发射功率,从而保持每个节点的邻居数小于或等于某个特定的K值。该算法在保证连通率的基础上有效地节约了能耗,同时在拓扑发生变化的情况下能够保证网络的K连通,维持了网络的正常通信。目前对K-Neigh算法的研究主要集中在K值的大小对连通度的影响,尚缺乏该算法在改善网络性能方面的性能评估。本论文在NS2仿真器上实现了K-Neigh算法,评估了该算法在不同节点密度下网络的性能,包括节点功耗、吞吐量、丢包率、时延等。通过仿真结果给出了不同网络场景下优化网络性能和延长网络寿命合适的邻居节点个数。本课题的研究深入探讨了基于邻居节点的拓扑控制算法的综合效果,为其在现实中的应用提供了可靠的依据和参考。

关键词：无线自组织网拓扑控制吞吐量网络延时

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无线自组织网IP压缩帧端到端转发架构设计

无线自组织网IP压缩帧端到端转发架构设计

作者：陈李添福建师范大学

学位级别：硕士

当前全球广泛发展无线网络通信,基于TCP/IP通信协议的各类业务也得到相应推进。在无线网络上开展IP业务,TCP/IP通信协议的信令开销问题长期为业界所诟病。因为无线通信链路资源是非常珍贵的,IP报头庞大的开销会降低IP数据报在网路中的... 详细信息

当前全球广泛发展无线网络通信,基于TCP/IP通信协议的各类业务也得到相应推进。在无线网络上开展IP业务,TCP/IP通信协议的信令开销问题长期为业界所诟病。因为无线通信链路资源是非常珍贵的,IP报头庞大的开销会降低IP数据报在网路中的资源利用率,特别是多媒体串流相关的业务。广泛被采用的IP报头压缩技术可以压缩协议报头并减少网路开销,但是目前所有的IP报头压缩技术都是点对点的模式,作用在单跳链路中。以在无线网络中广泛使用的ROHC（Robust Header Compression）为例,欲在多跳的无线自组织网络中实现端到端全程压缩,必须采取逐跳解压缩再重新压缩的方法,效率低、操作缓慢而且消耗能量大。因此本文提出一种基于无线自组织多跳环境下的全新IP压缩方案。首先经过多跳转发方式建立一种新型的端到端ROHC报头压缩路径,然后建立一种快速协商机制以确保ROHC的关联标识符号CID符合全局唯一性的要求,最后中间转发节点根据识别的CID决定下一跳的转发路径。因此它除了减少无线资源的占用之外,还能加快转发的速度。本文首先概述报头压缩技术的发展,然后由传统压缩算法的对比引出具有良好鲁棒性的ROHC报头压缩方案,接着针对ROHC在无线自组织网中存在的效率低、耗能大等普遍问题提出了端到端ROHC全局压缩架构,详细阐述了架构CID协商与ROHC压缩帧转发两部分。最后进行实验仿真,结果显示不论在信道条件良好还是在误码率高的情况下,本文提出的端到端ROHC全局压缩方案在无线自组织网多跳环境中大幅提高了转发效率并且减少了节点能量消耗,证明了本文提供的全新的IP端到端压缩传输系统的优越性。

关键词：报头压缩 ROHC CID 端到端无线自组织网压缩方解压缩方

无线自组织网中竞争和干扰控制载波监听机制研究

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无线自组织网中竞争和干扰控制载波监听机制研究

作者：邱国庆中国科学技术大学

学位级别：硕士

无线自组织(Ad hoc)网是一种由带有无线收发装置的移动节点组成的具有自组织能力的分布式多跳无线网络,有着广阔的应用前景和现实价值。无线自组织网中,竞争是节点获取共享信道资源的一种方式,干扰来自一个区域的众多节点同时发送数据... 详细信息

无线自组织(Ad hoc)网是一种由带有无线收发装置的移动节点组成的具有自组织能力的分布式多跳无线网络,有着广阔的应用前景和现实价值。无线自组织网中,竞争是节点获取共享信道资源的一种方式,干扰来自一个区域的众多节点同时发送数据而产生的相互影响。传输链路所占用的区域大小,决定了竞争节点的个数和局部信道的竞争程度,涉及到发送节点周围的暴露终端问题;干扰主要来自于接收节点的周围,涉及到隐藏终端和扩展隐藏终端问题。这两类问题都会使网络的吞吐量下降,延迟增加,严重影响节点传输能力及性能。当前,对于竞争和干扰控制研究的挑战主要集中在设计合理的MAC协议去有效分配空间和信道资源,划分合理的竞争区域,减少冲突、干扰和数据重传。本文针对无线自组织网共享无线信道的竞争和干扰问题,在网络物理层(Physical Layer)和MAC(Medium Access Control)协议上对载波监听机制、隐藏终端、暴露终端、竞争和干扰控制问题进行研究,通过载波监听机制的合理设计,达到优化信道竞争水平,化解干扰,提高网络性能的目的。本文主要研究工作包括两部分:1)局部优化的动态协作载波监听机制。现有分布式控制策略(Distributed Coordination Function, DCF)关注于正在传输链路的特性及吞吐量的提高,但缺乏对周围邻居节点的协作调节。本部分内容关注于暴露终端导致的传输延迟和隐藏终端导致的干扰和冲突,将传输链路周围划分为三个区域:隐藏区域、暴露区域和重合区域。同时,提出的动态协作载波监听机制通过邻居节点之间的信息和状态交换,得以同步调节周围节点的感知门限值,达到局部优化,提高网络性能的目的。2)减少暴露终端的最优载波监听机制。该部分关注隐藏终端和暴露终端的平衡问题。在保证一定网络吞吐量和干扰较小的前提下,尽可能地降低暴露终端导致节点的延迟发送。本文在理论上提出了减少暴露终端的吞吐量惩罚函数,随后,在这一惩罚函数的基础上经过推导代换,设计了一个启发式的载波监听动态调节算法用以搜索最优感知门限值。此算法通过统计传输节点的状态持续时间,搜索出最优感知门限。因为不需要信息的交换和中心控制,所以此算法的网络开销较小且易于实现。

关键词：无线自组织网竞争干扰空间复用物理载波监听隐藏终端暴露终端

无线自组织网路中基于强化学习的路由机制研究

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无线自组织网路中基于强化学习的路由机制研究

作者：姜姗姗北京邮电大学

学位级别：硕士

随着智能移动终端的普及以及网络基础建设的完善,无线自组织网络的应用越来越广泛。车联网（Vehicular Ad Hoc Network,VANET）和水下传感器网络（Underwater Sensor Networks,UWSWs）是无线自组织网络在不同场景下的特殊应用。近年来... 详细信息

随着智能移动终端的普及以及网络基础建设的完善,无线自组织网络的应用越来越广泛。车联网（Vehicular Ad Hoc Network,VANET）和水下传感器网络（Underwater Sensor Networks,UWSWs）是无线自组织网络在不同场景下的特殊应用。近年来随着对智能交通的研究深入以及对海洋资源勘测的迫切需求,VANET和UWSNs都受到了越来越广泛的关注,而高效的路由技术是保证网络中节点间进行信息有效传输的基础,也是决定其能否投入实际应用的关键。Q-learning作为一种经典的强化学习算法可以帮助参与算法的主体即节点,通过与环境的交互完成相关知识的学习,增强节点信息传输的智能性,因而被广泛应用于路由机制设计中。但现有的基于Q-learning算法的路由机制在Q值表收敛以及状态转移概率评估方面存在不足。本文基于Q-learning算法设计了两种新型的路由算法,分别适用于具有较快拓扑变化的VANET以及节点能量有限的UWSWs,本文的创新性主要体现在以下两个方面:（1）提出了一种基于Q-learning的无人机（UAV）辅助的适用于VANET的自适应路由算法（QAGR）。在QAGR的空中路由部分,UAV采用模糊逻辑算法计算出全局最优路径,帮助地面有信息传输请求的车辆在选择下一跳节点时过滤掉偏离或拥塞的邻居。在地面路由过程中,QAGR通过量化最大传输距离和最大相邻节点数,构造了一个稳定的状态空间,与由邻居节点构造的状态空间相比,QAGR构造的Q值表更稳定,使用寿命也更长。此外,QAGR还通过在区域内共建共享Q值表的方式加速了 Q值表的收敛。仿真结果表明QAGR相较于已有的路由协议,能在保证信息传递率的同时降低传输时延。（2）提出了一种适用于UWSNs的基于博弈强化学习的功率自适应路由机制（QPAR）。由于水下的环境的特殊性,能耗问题是UWSNs面临的最主要问题。在所提的QPAR算法中,通过构建节点传输范围内能量评估模型、节点发射功率自适应控制模型以及数据传输方向选择模型,并结合Q-learning算法,帮助节点根据自身以及周围环境状况选择最适合数据传输的下一跳,并利用最合适的功率进行数据转发。仿真结果表明,相较于已有方案QPAR能够有效地降低并均衡网络中节点的能量消耗,延长网络的寿命。

关键词：无线自组织网 VANET UWSNs Q-learning 路由机制