毕业了，开始了新的征途，现在总结一下研究生阶段的学习。

移动无线传感器网络

贪婪地理路由协议QoS关键技术研究

        在移动模型建模的基础上，对影响数据传输实时性和可靠性的各种原因进行深入分析，利用概率理论，马尔可夫理论，马尔可夫决策理论和平面几何等数学知识，结合移动无线传感器网络的特点，相应地提出了一系列能够提高数据传输实时性和可靠性的QoS支持算法。本文研究的具体内容和主要贡献集中在四个方面:

   （一种实时可靠的移动无线传感器网络贪婪地理路由协议,计算机研究与发展,已录用，预发表于2009年第5期）

 

1、平滑高斯半马尔可夫实体随机移动模型    

  （平滑高斯半马尔可夫无线传感器网络移动模型, 软件学报, 2008年7期, pp.1701-1715. )       

        移动模型是移动无线传感器网络协议设计和性能评估的基础，基于移动模型的网络连通性能分析可以指导网络协议的设计和改进。在总结综述现有实体随机移动模型研究现状的基础上，根据移动模型对平均速率平稳特性、点空间分布均匀特性、运动的平滑性和模型参数的可控性等要求，提出一种能够较好地反映现实节点运动规律、参数独立可控性强、适用性广的平滑高斯半马尔可夫(SGM: Smooth Gauss semi-Markov Mobility Model)实体随机移动模型，利用马尔可夫过程及更新过程从数学上证明了该模型具有平均速率平稳和点空间分布均匀的特性，并通过模拟仿真的方法进行了验证和分析，同时给出了该模型在不同参数设置的情况下，衍生出几种现有的多种实体随机移动模型，说明了该模型参数独立可控性强的特点，具有一定的通用性。该模型非常适合用于移动无线传感器网络模拟场景的产生，同时可用该移动模型来分析节点移动对网络连通性能的影响，为协议参数设计提供理论依据。

2、基于链路断开概率的自适应信标交换算法

 (移动无线传感器网络自适应信标交换算法, 软件学报, pp.3033-3041.)
 (基于链路断开概率的自适应信标交换算法, 软件学报, 审稿中.) 
        
        在贪婪地理路由协议中，信标交换算法用来构建和维护邻居节点表，为路由转发策略提供参考依据。目前广泛使用的周期性信标交换算法在移动环境中会带来通信暂盲现象，节点移入非最优问题、节点非最优问题和控制开销效能低的问题，尤其通信暂盲现象对网络数据传输的可靠性带来了很大的影响。针对周期性信标交换算法存在的缺点，在SGM移动模型的基础上，利用马尔可夫过程，从数学上理论推导分析了节点移动对网络连通性的影响，提出一种基于链路断开概率的自适应信标交换算法。该算法包含四个部分：(1)网络节点根据自身的工作状态来自适应地选择信标交换周期计算方法；(2)在数据传输路径上采用按需信标交换算法来构建和维护邻居节点表，为贪婪地理传输提供可靠的依据；(3)根据网络性能要求动态地调整链路断开概率门限值，从而得到合适的信标交换周期；(4)在节点通信的边缘设定半径大小合适的过渡带，并在过渡带内使用最小信标发送周期。仿真证明，在移动环境中，该算法能够在降低控制开销的情况下，大大提高数据分组传送成功率，为数据传输提供可靠性保证。

3、基于部分状态可观测的马尔可夫决策理论的负载均衡贪婪转发策略

        (基于部分状态可观测的马尔可夫决策理论的负载均衡贪婪转发策略, 电子学报，审稿中.)

        目前贪婪地理路由协议通常选择离目的节点最近且比自己距离目的节点更近的邻居节点作为下一跳节点。这种单纯寻求最小跳数而不考虑网络节点负载信息的路由算法，在业务量较大的时候，系统吞吐量急剧下降，数据传输实时性和可靠性变差，网络节点能量消耗严重不平衡，导致网络分割，缩短了系统的使用寿命。针对这一问题，本章在总结现有负载均衡算法研究现状的基础上，提出一种基于部分状态可观测的马尔可夫决策理论 (POMDP：Partial Observable Markov Decission Processes )的负载均衡贪婪转发策略。转发节点根据由信标交换获得邻居节点的负载信息和地理位置信息，利用部分状态可观测的马尔可夫决策理论确定一个近似最优的策略来决定是否将数据分组发送给贪婪转发策略选定的下一跳节点。当下一跳节点的队列长度超过由POMDP确定的剔除门限值 时，转发节点剔除该节点并重新按照贪婪转发策略选择下一跳节点，从而有效地控制传输路径上节点的队列长度，通过避开负载较重的节点来实现网络负载均衡，降低端到端时延，减少数据分组的丢失，提高网络数据传输的实时性和可靠性，为网络数据传输提供良好的QoS支持。

4、基于路标分布式迭代提取和剔除的自适应空洞处理算法

    (基于路标分布式迭代提取和剔除的自适应空洞处理算法, 软件学报, 已录用.) 

        贪婪地理路由协议如果使用单一的贪婪转发策略，遇到路由空洞的情况下，数据分组无法正确地被传送到目的节点，因此，必须采取某种路由空洞处理算法保证协议的收敛性。针对贪婪地理路由协议中的路由空洞问题，在总结综述现有路由空洞处理算法的基础上，提出一种有效且高效的基于路标分布式迭代提取和剔除的自适应空洞处理算法。其主要思想是：在发送数据分组之前先发送探测分组，探测分组以贪婪模式转发，遇到空洞节点则进行双向探测，在网络局部拓扑平面化的基础上，以左（右）手法则提取空洞边界并沿其逆（顺）时针以周边模式双向转发，同时进行路标分布式迭代提取和剔除，在比空洞节点距离目的节点更近的节点恢复成贪婪转发模式，直至目的节点。目的节点将探测分组获取的最短路径中的路标链表反馈给源节点。如果探测分组在探测过程中遇到了空洞，源节点则再次发起探测过程，以上次探测反馈的路标链表中的路标节点为中间目的节点，并融合先前提取的路标链表，直到探测分组的转发不再遇到空洞，使得后续数据分组的传输以路标链表中的节点作为中间目的节点进行贪婪转发不再进入空洞处理模式，所走的路径便是其中最优路径。仿真表明该算法能够以较小的控制开销代价获得最优的传输路径，减少了路由跳数，提高了数据传输的实时性，可应用于无法消除路由空洞且对实时性要求比较高的无线传感器网络贪婪地理路由协议。