《無線感測器網路中基於勢能場的多策略路由協定》是依託清華大學，由任豐原擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無線感測器網路中基於勢能場的多策略路由協定
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：任豐原
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自組織路由協定是無線感測器網路研究領域的一個基本課題。目前已有的多數典型路由算法在實現定址這一基本功能的前提下，通過最佳化路由協定的能耗來延長網路生命周期，對於資源受限的網路節點無疑是有針對性的，但片面強調低功耗的設計目標則會限制路由協定提供其他附屬功能。為突破這一固有認識與理解，在本項目中，我們結合感測器網路中流量分布的向心性特點，借鑑物理學中勢能場的概念與機理，提出一種開放的路由協定實現框架，利用不同的網路參數構造不同的虛擬勢能場，疊加後形成的複合勢能場將驅動數據分組沿著勢場梯度變化最快的方向移動，一方面可以最終將網路中的數據分組匯聚於Sink節點，實現路由協定的基本功能；同時，在動態時變虛擬勢能場的調節下，還可以為路由協定附加各種有利於實現其他最佳化目標的品質與屬性，如能耗均衡、擁塞避免、支持服務質量保障和利於數據聚合等，在無線感測器網路中實現多策略路由。
結題摘要
無線感測器網路（WSN）中監測節點一般是向sink節點匯聚數據，導致業務模式和流量分布呈現高度的多對一向心特徵。受水滴沿荷葉表面不同軌跡滑落這一自然現象的啟發，借鑑物理學中勢能場概念，利用網路和負載狀態變數構建虛擬勢能場，使分組在“作用力”的驅動下，沿期望路徑向Sink節點“運動”。由此,提出了虛擬勢能驅動的多策略路由協定設計框架，可按需選擇適當的網路參數，定義不同屬性的虛擬勢能場，為不同流量管理任務實現不同的策略路由協定。基於勢能場的路由協定有兩個特點非常適合WSN特點的：(1)數據分組“多對一”的向心性只需要在網路中為路由協定實現維護統一虛擬勢能場；(2)無需全局網路拓撲結構與狀態參數的分散式路由協定具有較小的實現開銷與較好的可擴展性。利用這一基本機理，本項目研究得到了一組勢能路由協定，在實現基本路由功能的同時可協助完成能耗均衡、擁塞控制、數據聚合、實時傳輸、異構無線干擾規避和QoS保證等流量管理任務。發表學術論文28篇，其中SCI論文12篇，IEEE/ACM Trans. 7篇，IEEE/ACM重要國際會議 INFOCOM、ICDCS、MSWiM等6篇，申請專利5項。獲得國家自然科學二等獎和中國電子學會電子信息科學技術一等獎各1項。
