異步無線感測網路高效路由協定的研究

《異步無線感測網路高效路由協定的研究》是依託中國科學技術大學，由張信明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：異步無線感測網路高效路由協定的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張信明
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

無線感測網路是國家戰略性新興產業的關鍵核心技術之一。採用異步睡眠調度的無線感測網路在低流量等場景下具有低能耗等優勢，但節點異步睡眠給路由協定所需的網路狀態收集與傳播、轉發策略的設計帶來很大挑戰。本項目主要研究異步無線感測網路高效機會路由、全網廣播亟待解決的關鍵問題。在高效機會路由問題上，首先設計系列低開銷方法對節點到基站的全局傳輸代價進行估計，建立虛擬坐標系統指引數據包的轉發方向。然後通過高效的單跳決策方案對全局的傳輸代價與單跳的局部等待代價進行平衡。最後設計系列算法最佳化候選節點集合進一步提高路由性能。在高效全網廣播問題上，首先提出基於全局傳輸代價最優樹的機會合作廣播策略、綜合考慮傳輸代價和等待代價的最優廣播樹策略、端到端時延受限的廣播策略。然後提出依據網路靜態特徵的自適應廣播策略、基於全局代價引導下的機會廣播策略。最後提出基於網路編碼、跨層機會合作與接收端啟動的握手機制的可靠廣播策略。

結題摘要

無線感測網路是國家戰略性新興產業的關鍵核心技術之一。採用異步睡眠調度的無線感測網路在低流量等場景下具有低能耗等優勢，但節點異步醒來給路由協定所需的網路狀態收集與傳播、轉發策略的設計帶來很大挑戰。本項目緊扣異步無線感測網路機會路由與全網廣播的關鍵性能指標（如時延、能耗、傳輸成功率），針對影響網路性能的局部與全局最佳化問題展開深入研究。（1）在高效機會路由協定的研究中，提出更加準確且易於維護的虛擬坐標系統，在局部重點考慮網路動態性對候選節點優先權的影響，進一步最佳化候選節點集合。代表性的成果有: ①考慮等待代價的最優候選節點集合的構建算法；②基於切換轉發策略的能量最優候選序列選擇算法；③地理路由中單跳時延與轉發路徑跳數的平衡算法。（2）在高效全網廣播問題上，對於全局最佳化問題，重點研究代價最優廣播樹的構建；對於局部最佳化問題，重點研究如何設計更為高效的節點間協作機制來應對廣播過程的動態性。代表性成果有：①時延受限的基於廣播樹的高效廣播協定；②基於覆蓋效率的高效廣播協定；③基於動態指派的高效廣播協定；④基於網路編碼的高效多跳廣播協定；⑤基於網路編碼與調度生成樹的廣播協定。