面向大規模物聯網的路由策略與最佳化模型研究

《面向大規模物聯網的路由策略與最佳化模型研究》是依託吉林大學，由錢志鴻擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向大規模物聯網的路由策略與最佳化模型研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：錢志鴻
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

路由技術是無線網路節點間通信的支撐技術。在物聯網環境中，路由直接關係到網路的構建與性能，已然成為未來大規模物聯網研究與發展中亟待解決的關鍵問題。本項目將從物聯網的大規模、多樣節點、複雜影響因素等特性與路由需求入手，在項目組已提出的定址方案的基礎上，針對多限制參數難以兼顧的問題，構建基於馬爾可夫決策模型的蟻群路由策略；建立基於模糊決策的針對網路路由中斷時的物聯網路由修復策略算法；研究路由過程中構造數據融合與壓縮判決模型，在均衡多參數的同時保證路由的低能耗特性。以期在實現物聯網路異構終端間的無縫連線的基礎上，解決大規模物聯網的均衡路由選擇、失效路由修復、路由數據融合等一系列關鍵問題。該項目的研究成果有望針對網路特性建立低能耗動態自主路由控制機制，同時為全面構建大規模物聯網提供理論依據與方案。

結題摘要

路由技術是大規模物聯網系統中支撐網路連結與通信的關鍵技術。在大規模物聯網環境中，路由策略關係到物聯網的網路拓撲結構以及，已然成為未來大規模物聯網研究與發展中亟待解決的關鍵問題。項目組從大規模物聯網的異構網路切換方面入手，利用馬爾可夫決策模型構建針對不同業務用戶的網路切換回報模型，並通過相位旋轉、誤差距離加權以及位置指紋的方法完成異構物聯網的協同同步與定位，在終端實現異構無線網路無縫連線的基礎上，提升用戶的定位準確度並降低定位所需時間。其次，針對物聯網中的路由修復以及路由最佳化問題，提出基於負載均衡的多徑路由算法，通過禁止干擾節點建立非干擾路徑，根據每條路徑當前的性能指標值，對源節點流量負載進行合理分配，使得分組投遞率、平均端到端時延和網路生存周期等性能都有明顯改善。設計了一種平均場均衡的無線自組織網路路由協定，每個節點利用所有其他節點信息來分析自己的最優策略，有效地減少網路平均端到端時延和系統開銷，同時也能增加包投遞率。最後，針對物聯網中的路由數據壓縮與數據完整性問題，通過分析數據序列的相關性特徵，提出了基於連續時隙預測的幀時隙Aloha的防碰撞算法，可實現對物聯網中大規模數據的精準識別，提升感知層識別效率，保證信息傳輸的完整性。項目組研究的面向大規模物聯網的路由策略與最佳化模型，在性能上可使分組投遞率提高到15.02%，網路能耗降低約20.57%，端到端時延降低約12.53%。在項目研究期限內，發表或錄用論文31篇，申請發明專利14項，已獲授權2項。項目負責人錢志鴻教授作為大會主席，主持學術交流大會3次，在學術交流大會上作主題發言2次。綜上可知，本項目在基於物聯網網路特性以及路由代價、網路能耗、鏈路穩定性、端到端時延等性能需求分析的基礎上，建立了低能耗動態自主的路由研究體系並提出相應的最佳化策略，在大規模異構物聯網環境中路由選擇仍具有良好的性能，為全面提供了理論依據與可靠的實現方案。