Optimal and Suboptimal Routing Based on Partial CSI in Random Ad-hoc Networks
在本文中，我们考虑在随机无线adhoc网络（WAN），其中每个节点都配备了一个单一的天线路由。我们的分析使用了一个适当的物理层模型，以及更高的通信层的抽象。我们假设节点分布根据泊松点过程，并考虑路由方案，选择下一个中继的基础上的地理位置，其邻居节点的信道增益和所有其他节点的统计特性。虽然许多路由问题制定为优化问题，最佳的分布式解决方案是很少访问。在这项工作中，我们提出了确切的最佳解决方案的情况下分析。最优路由被给出为路由度量的最大化，该路由度量仅取决于已知的部分信道状态信息（CSI）并且包括关于干扰统计的期望。最优路由方案很重要，因为它给出了任何其他路由方案的性能上限。我们还提出了次优路由方案，只使用部分可用的知识，需要低得多的计算复杂性。数值结果表明，低复杂度方案的性能接近最优，并优于其他测试路由方案。
2018-03-05 cs.IT math.IT
TreeExplorer: a coding algorithm for rooted trees with application to wireless and ad hoc routing
ad hoc和无线路由协议中的路由表可以用有根树表示。路由协议中对这些树的通信和存储的不断需求要求高效的根树编码算法。这种效率是根据平均代码长度定义的，并且通过将平均代码长度与源的熵进行比较来测量算法的最优性。在这项工作中，TreeExplorer被介绍为一个易于实现的和近最佳的算法编码有根树结构。该方法利用树的叶子数作为选择最佳编码方法的指标。我们展示了如何TreeExplorer可以改善现有的路由协议的ad hoc和无线系统，这通常需要一个显着的通信开销。
2022-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Multihop Routing in Ad Hoc Networks
本文提出了一种双重的方法，封闭形式的分析和轻量级的模拟，使移动自组织网络的性能评估，是更现实，更有效，更准确的比那些发现在现有的出版物。新的分析所容纳的一些功能是阴影，排除和保护区，距离相关的衰落。三种路由协议进行检查：最小延迟，最近的邻居，和最大进度路由。研究了路径可靠性、平均条件时延、平均条件跳数和区域频谱效率之间的权衡。
2013-09-13 cs.IT cs.NI math.IT
A Selection Region Based Routing Protocol for Random Mobile ad hoc Networks
提出了一种基于选择区域的随机移动自组织网络多跳路由协议，其中选择区域由两个参数定义：参考距离和选择角度。在每一跳，中继被选择为距离位于选择区域内的发射机最近的节点。通过假设中继节点是随机放置的，我们推导出一个上限的最佳参考距离，以最大限度地提高预期密度的进展和调查之间的关系，最佳选择角度和最佳参考距离。我们还注意到，优化的预期密度的进展规模为$Θ(\sqrtλ)$，这与文献中的先前结果相匹配。与Baccelli \emph{et al.}最近提出的\cite{Baccelli:Aloha}中的空间复用多跳协议相比，我们的新协议中涉及的节点数量和每个中继选择的计算复杂度都显著减少，这对于能量受限的无线自组织网络（例如，无线传感器网络）。
2010-07-19 cs.IT math.IT
Performance Comparisons of Geographic Routing Protocols in Mobile Ad Hoc Networks
地理路由协议大大降低了拓扑存储的要求，并提供灵活的适应移动自组网的动态行为。本文介绍了两种地理路由协议和流行的AODV协议的性能评估和比较。平均路径可靠性，平均条件延迟，平均条件跳数，和区域频谱效率和各种参数的影响之间的权衡示出了有限的ad hoc网络与随机放置的手机。本文采用了一种双重的方法，封闭形式的分析和简单的模拟，适用于大多数路由协议，并提供了一个更现实的性能评估比以前可能的。新的分析中包括的一些功能是阴影，排除和保护区，距离相关的衰落，干扰相关。
2015-09-03 cs.IT cs.NI math.IT
A Theory of Routing for Large-Scale Wireless Ad-Hoc Networks
在这项工作中，我们开发了一个新的理论来分析在大规模的ad-hoc无线网络的路由过程。我们使用的路径积分公式来检查这些类型的网络中不同的路由策略所产生的路径的属性。使用这个理论框架，我们计算的统计分布之间的距离在网络中的任何源到任何目的地，因此，我们能够推导出一个长度参数，这是唯一的每个路由策略。该参数被定义为{ \it有效半径}，有效地对节点所需的路由信息进行编码。分析上述不同路由策略的统计分布，我们得到了实际大规模无线Ad-Hoc网络的三重结果：1）对于任何给定的路由策略，我们获得了网络中所有路径的长度分布，2）我们能够根据其有效半径的演变来识别“好的”路由策略，作为节点的数量，$N$，3）对于任何具有有限有效半径的路由策略，我们证明了在大规模网络中，等价于随机路由策略，并且其传输容量以每秒$Θ(\sqrt{N})$比特米为尺度，从而恢复了Gupta和Kumar（2000）作为单路由大规模无线网络的极限而获得的缩放定律。
2006-01-16 cs.IT cs.NI math.IT
Elastic Routing in Wireless Ad Hoc Networks With Directional Antennas
分析了在每个节点上安装定向天线的adhoc网络的吞吐量缩放定律。更具体地说，本文考虑了一个一般的框架，其中每个节点的波束宽度可以以任意速率相对于节点的数量扩展。我们引入了一个弹性路由协议，它能够根据波束宽度弹性地增加每跳距离，同时保持每个接收器的平均信号干扰噪声比为常数。然后，我们确定基本的操作制度，其特征在于根据光束宽度缩放和分析吞吐量缩放定律为每个制度。弹性路由实现了更好的吞吐量缩放定律比传统的最近邻多跳的所有操作制度。增益来自于这样的事实，即随着波束宽度变窄，可以同时激活更多的源-目的地对，这最终导致线性吞吐量缩放定律。此外，我们的框架被应用到一个混合网络组成的无线自组织节点和基础设施节点。因此，在混合网络中，我们分析了进一步提高吞吐量的缩放定律，并确定了使用定向天线是有益的操作制度。
2015-05-17 cs.IT math.IT
Secure Routing with Power Optimization for Ad-hoc Networks
研究了多跳ad-hoc网络中存在服从泊松点过程（PPP）的随机分布窃听者时的联合安全路由和发送功率优化问题.秘密消息通过由网络中的多个合法中继连接的多跳路由从源传送到目的地。我们的目标是最小化端到端的连接中断概率（COP）的约束下的保密中断概率（SOP）阈值，通过优化路由路径和每跳的发射功率联合。我们表明，全球最优的解决方案，可以通过一个两步的过程中，最佳的发射功率有一个封闭的形式和最佳的路由路径，可以找到Dijkstra的算法。在此基础上，采用多天线友好干扰器进一步提高了保密性能，并研究了干扰器和所选路由每跳的最优发射功率。这个问题可以通过一维搜索算法的迭代外多块近似最优地解决。此外，次优发射功率可以使用连续凸近似（SCA）方法推导出具有较低的复杂度。仿真结果表明，所提出的算法的性能改善非干扰和干扰的情况下，也揭示了一个非平凡的权衡跳数和每跳的发送功率的安全路由。
2018-05-03 cs.IT math.IT
Energy Efficient Node Deployment in Wireless Ad-hoc Sensor Networks
我们研究了一种无线自组织传感器网络（WESTERN），其中$N$传感器从周围环境中收集数据，并通过多跳无线通信将其感测到的信息发送到$M$融合中心（FC）。该节点部署问题被公式化为优化问题，以在网络的感知不确定性和能量消耗之间进行权衡。我们的主要目标是找到传感器和FC的最佳部署，以最大限度地减少传感不确定性和能源消耗的拉格朗日组合。为了支持WASNs中的任意路由协议，路由相关的必要条件进行了探索的最佳部署。基于这些必要条件，我们提出了一个路由感知的Lloyd算法来优化节点部署。仿真结果表明，平均而言，该算法优于现有的部署算法。
2019-04-24 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Ad-Hoc Routing in Clustered Multi-hop Wireless Networks
本文分析了分簇解码转发多跳中继（CDFMR）无线瑞利衰落网络的性能，阐明了其能量和频谱效率的设计原则。重点是异构无线网络的一般性能分析（在所有SNR范围内），可能有不同数量的中继在集群中的各种分离。对于分簇多跳中继系统，ad-hoc路由是一种高效的分散式路由算法，它利用局部信道状态信息逐跳选择最佳中继节点。本文将ad-hoc路由和协作分集技术结合到CDFMR系统中，推导出了目的节点端到端信噪比概率分布的封闭表达式，以及在多种调制方式下的系统符号出错率性能，并给出了系统符号误码率的计算公式。以及（iii）系统各态历经容量、中断概率和SNR（功率）增益可达概率的精确解析表达式。我们还提供了简单的解析渐近表达式的SER和中断概率在高信噪比制度。仿真结果验证了分析的正确性。
2014-06-30 cs.IT cs.NI math.IT
Scalable and Efficient Geographic Routing in Mobile Ad Hoc Wireless Networks
我们提出并评估了一个可扩展的位置发布和伴随的路由协议，这是有效的，尽管与不完善的信息有关的目的地的位置。我们的位置发布协议所产生的流量适合大型移动自组织网络（MANDO）的传输容量与恒定的通信带宽分配的路由开销，即使网络规模的增加。路由协议保证，以高概率，路由的长度是在一个恒定的“拉伸”因素的最短路径从源到目的地。发布协议的可扩展性的关键思想是每个潜在的目的地节点发送位置更新（频率随距离衰减）到网络节点的子集，其结构为围绕它的环形区域（以距离相关的方式更新圆形区域的自然方法不会扩展）。因此，路由协议必须考虑源和/或中继节点可能没有目的地位置的估计（或者可能具有陈旧的估计）的事实。空间和时间尺度的协议参数的选择，以保证可扩展性，路由可靠性和路由拉伸，这些分析设计处方进行了验证，使用模拟。
2014-07-15 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Ad-hoc Routing Scheme
研究了多跳无线协作分集网络中路由选择与物理层安全的结合问题。我们提出了一个ad-hoc性质的逐跳最佳安全中继选择多跳网络中的几个中继和窃听者在每一跳，提供了一个安全的路由方案，从发送器到合法的接收器传输机密信息。该选择是基于中继和窃听者在每一跳的瞬时信道条件。进行理论分析，以获得新的封闭形式的表达的概率的非零保密容量以及确切的端到端的保密中断概率在一个归一化的保密率。此外，我们提供了渐近表达式，以获得对分集增益的见解。
2018-07-19 cs.CR cs.IT cs.NI
Minimum-Delay Routing for Integrated Aeronautical Ad Hoc Networks Relying on Passenger-Planes in the North-Atlantic Region
航空自组织网络（AAN）依靠多跳通信技术将地面基站（BS）和卫星无缝地集成到飞机通信中，以增强空中飞机的按需连接。在这个集成的AANET上下文中，我们调查的最短路径路由问题的目标是最小化的总延迟的飞行中的连接从地面BS受到一定的最小速率约束的所有选定的链接，以支持低延迟和高速服务。受最佳优先搜索和优先队列概念的启发，我们用加权有向图来建模问题，并基于最短路径算法找到最优路径。我们的仿真结果表明，飞机辅助多跳通信能够减少卫星通信的总延迟，当依赖于真实的历史飞行数据。
2020-10-16 cs.IT cs.NI math.IT
Physical Layer Security-Aware Routing and Performance Tradeoffs in Ad Hoc Networks
物理层安全技术在adhoc网络中的应用近年来引起了学术界的广泛关注。然而，现有的研究主要集中在单跳和两跳网络的情况下，和通信服务质量（QoS）的下降所造成的提高安全性方面的代价在很大程度上是没有调查。作为解决这些问题的一个步骤，本文探讨了物理层的安全感知路由和性能权衡在多跳ad hoc网络。具体来说，对于任何给定的端到端路径，我们首先推导出其连接中断概率（COP）和保密中断概率（SOP）的封闭形式，这分别作为通信QoS和传输安全的性能指标。基于封闭形式的表达式，我们然后研究了安全QoS权衡，以最小化COP（分别）。SOP）以该SOP为条件（分别为COP）是有保障的。通过对给定路径的分析，我们进一步提出了一种分布式的路由算法，该算法可以实现任意一对源节点和目的节点的最优性能折衷。最后，仿真和数值结果验证了我们的理论分析的效率，以及说明的安全QoS权衡和路由性能。
2017-05-15 cs.CR cs.IT cs.PF
Optimal Routing and Power Control for a Single Cell, Dense, Ad Hoc Wireless Network
我们考虑一个密集的，ad hoc无线网络，局限于一个小区域。无线网络作为单个小区来操作，即，一次只支持一个成功的传输。数据包通过多跳中继在源目的地对之间发送。我们假设节点自组织成一个多跳网络，使所有的跳跃长度为d米，其中d是一个设计参数。存在基于竞争的多址方案，并且假定每个节点总是具有要发送的数据，或者源自它，或者来自传输分组（饱和假设）。在这种情况下，我们试图最大限度地提高网络的传输容量的测量（以比特米每秒测量）在功率控制（在衰落环境中）和跳距d，受到平均功率约束。我们首先认为，对于一个密集的收集节点局限于一个小区域，单细胞操作是有效的单用户解码收发器。然后，密集的ad hoc无线网络（如上所述）作为一个单一的细胞，我们研究的跳长和功率控制，最大限度地提高了传输容量为一个给定的网络功率约束。
2009-07-21 cs.IT cs.NI math.IT
