《三維無線感測器網路路由協定設計和拓撲控制研究》是依託北京理工大學，由李凡擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三維無線感測器網路路由協定設計和拓撲控制研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：李凡
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近幾年來由於三維無線感測器網路(3D WSN)在海洋監測、空間探測和森林火災預測的大量套用，推動了這一新興網路系統的發展。相對於傳統的二維無線感測器網路，它的問題難度增加、計算複雜度成倍增加、現實物理結構複雜，並且二維WSN研究的結論不能直接推廣到三維空間，而三維空間相應的問題也不能歸約到二維平面上解決。目前國際上專門針對3D WSN的研究都還處於初步探索階段。本項目以網路的路由協定和拓撲控制這兩個無線感測器網路中理論和技術的基礎為研究對象，目標是研製出適用於三維無線感測器網路特點的新的理論和方法，具體包括：1、設計能量高效的確保送達的三維路由協定；2、設計負載均衡的三維路由協定；3、設計能量高效和度有界的三維網路拓撲結構；4、設計容錯的三維網路拓撲結構，並通過仿真、器材試驗和理論分析的手段評價和比較所設計機制與算法的性能，研究結果擬達到該領域國際領先水平。
結題摘要
近幾年來由於三維無線感測器網路在海洋監測、空間探測和環境監控的大量套用，推動了這一新興網路系統的發展。相對於二維無線感測器網路，由於問題難度增加、計算複雜度成倍增加、現實物理結構複雜，目前國際上專門針對3D WSN的研究都還處於初步探索階段。本項目研究的目標是設計適用於三維無線感測器網路的能量高效的三維路由協定和拓撲控制結構。本研究(1) 提出了能量高效和受限的確保送達的三維路由協定，通過擴大無線節點的傳輸半徑來消除三維貪婪路由算法的局部極值，從理論分析和實驗驗證三維無線網路確保送達的貪婪路由算法的臨界傳輸半徑的閾值；(2) 採用一種新型的、基於位置信息的幾何投影方法來設計負載均衡的三維路由協定，該方法能夠平衡節點剩餘能量，從而延長三維無線感測器網路的生命周期，並且從理論上對三維路由協定設計中負載均衡和路由傳輸路徑距離之間的權衡進行研究；(3) 提出一種不依賴於某種確切的路由協定，而僅僅通過動態形成虛擬的路由空洞來解決感測器網路中路由空洞邊緣節點負載過高的問題，該方法具有良好的可移植性和可擴展性；(4) 在國際上首次提出基於Yao圖的能量高效和雙向度有界的三維拓撲結構，從理論分析和實驗驗證了它們的內向、外向度有界性和能量擴展因子的有界性，使得這些提出的三維拓撲結構在三維無線感測器網路中能夠降低網路干擾，提高網路吞吐率；(5) 提出三種容錯的三維拓撲結構：3D k-RNG、3D k-GG和3D k-YG，從理論上證明並通過實驗驗證了拓撲結構的k連通性，節點度數有界性，甚至在k-1個節點故障時也能具有恆定的能量擴展因子，並且它們只使用相鄰節點信息，適用於大型動態三維無線感測器網路。本項目在國際期刊和國際會議發表學術論文18篇：SCI收錄7篇，EI收錄11篇，其中包括領域著名國際會議InfoCom、Globecom、WCNC、國際期刊ACM TAAS、Ad Hoc Networks等。
