物聯網中面向應急回響的排隊機制及QoS保證研究

《物聯網中面向應急回響的排隊機制及QoS保證研究》是依託大連理工大學,由邱鐵擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：物聯網中面向應急回響的排隊機制及QoS保證研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：邱鐵

項目摘要

物聯網技術的發展與成功套用，極大的推動了各個領域信息化的進程。由於無線感測器網路、無線Wi-Fi網路、移動通信網路3G/4G/LTE及無線Mesh網路等異構網路單元融入網際網路，使物聯網的規模進一步增大，海量數據的產生也給物聯網帶來了巨大的負載。導致大量的事件產生排隊現象，使網路產生擁塞並漫延，系統應急回響能力急劇下降。因此以排隊網路為基礎，研究物聯網中改善服務質量(QoS)的關鍵因素，對提高物聯網中的應急回響速度具有重要的意義。本項目針對物聯網中大批量數據匯聚要求，研究高性能嵌入式多核匯聚節點調度策略，分析任務排隊機制，使多核達到負載均衡。在大規模物聯網感知節點中，利用複雜網路建模方法解決高速命令查詢與快速傳遞，避免擁塞漫延。針對異構網路單元中的基本載體與網際網路中的排隊事件，利用帶優先權的排隊網路解決優先權動態分配問題；並對不同類網路中的事件排隊隊長，時延和最佳服務性能之間的關係進行研究。

結題摘要

物聯網技術包括無線感測器網路、無線Wi-Fi網路、移動通信網路3G/4G/LTE及無線Mesh網路等異構網路單元。本項目基於物聯網技術套用背景，重點研究提高物聯網應急回響速度的關鍵問題，主要包括高性能嵌入式匯聚節點優先權排隊調度策略、改善大規模感知節點傳輸的路徑時延和針對物聯網中大規模的異構網路單元的複雜網路建模問題。 (1)基於FPGA設計高性能多核嵌入式物聯網匯聚節點，採用多核設計，代替傳統的單核匯聚節點，提高物聯網中匯聚節點的處理能力。在匯聚節點內部採用排隊網路調度策略，設計多種快取機制，提高數據收集效率與應急回響。 (2)針對大規模分散式無線感測器網路，基於無標度網路中的優先連線思想，提出了基於複雜網路的貪婪的小世界模型(Greedy Model with Small World, GMSW)，並實現了兩種捷徑添加算法：基於節點重要性和方向角的捷徑算法(Shortcut Algorithm based on Importance and Directed-Angulation, SAID)和基於節點局部重要度的捷徑算法(Shortcut Algorithm based on Local Importance, SALI)。實驗結果表明，GMSW可以提供更好的網路QoS不管是遭遇隨機故障還是蓄意攻擊，這體現了網路結構的面對應急回響的穩定性。 (3)針對物聯網中的大規模的行動網路，要想提升物聯網的應急回響聯動效率，時間同步和高效的自組織是大規模感知網路的實施至聯動機制的重要研究點。在本項目提出了一種基於自組織生成樹的節能時間同步算法（STETS），它有效地結合了兩個時間同步方案：SRP協定和RRP協定。它降低了通信費用，同時仍保持較高的精度。實驗結果表明，該方法在高效自組織能量消耗和時間同步精度方面找到最佳折中點。這個研究點對於保證大規模物聯網節點的實時性具有重要的意義。 綜上所述，本項目嚴格執行了項目申請書的研究內容，取得了顯著的效果，確保在大規模的異構網路中的遠程應急回響的服務質量，解決了大規模物聯網技術中的應急回響的關鍵問題。