面向感測網的軟體定義測量技術研究

《面向感測網的軟體定義測量技術研究》是依託浙江大學，由高藝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向感測網的軟體定義測量技術研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：高藝
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

無線低功耗技術的發展使得感測網在軍事監控、災害預警、城市計算等領域得到了廣泛套用。網路測量技術能夠使網路設計者和管理者了解感測網內部的運行狀態，為故障診斷、協定最佳化等操作提供數據基礎。傳統的測量技術架構封閉，配置困難，已難以滿足日趨複雜的套用場景。本項目擬研究面向感測網的軟體定義測量技術，在測量平台以及測量方法兩個方面提出一系列關鍵技術，構建靈活、高效、精確的軟體定義測量體系。首先，項目擬研究靈活可配置的測量平台架構，包括基於重定向表的節點架構，基於鏈路層搶占的實時指令分發，以及基於數據層復用的測量數據收集等。其次，項目擬在研究測量任務可測性理論的基礎上，提出基於零衝突路徑壓縮的分散式動態拓撲測量方法以及基於多數據包協同最佳化的鏈路性能測量方法。最後，項目擬針對中等規模的感測網測試床，實現所提出的測量平台以及測量方法，驗證並最佳化所提技術在真實網路中的效果。

結題摘要

無線低功耗技術的發展使得感測網在軍事監控、災害預警、城市計算等領域得到了廣泛套用。網路測量技術能夠使網路設計者和管理者了解感測網內部的運行狀態，為故障診斷、協定最佳化等操作提供數據基礎。傳統的測量技術架構封閉，配置困難，已難以滿足日趨複雜的套用場景。本項目研究面向感測網的軟體定義測量技術，在測量平台以及測量方法兩個方面提出一系列關鍵技術，構建靈活、高效、精確的軟體定義測量體系。在靈活的感測網軟體定義測量平台方面，提出了測量架構TinySDM，支持多種測量任務的簡易配置與高效部署。和現有方法比，本項目所提方法對網路測量過程進行抽象，設計類C程式語言TCL（TinyCode Language），充分減少網路管理者編程負擔，使其能夠簡便配置多種測量任務。其次，所提架構在部署測量任務時只需要傳輸相應的二進制代碼，顯著減少了任務部署的開銷。在有效的軟體定義測量理論與方法方面，提出了基於路徑編碼的動態拓撲測量方法PAT，相比於傳統的拓撲測量方法，PAT能顯著提高拓撲測量的準確率。提出了基於數據包相關性分析的逐跳時延測量方法Domo, 並在TinyOS 2.1.1上實現了該方法；提出了基於鏈路質量與鏈路相關性分析的監測節點部署方法NetVision，實驗表明NetVison能夠在任意網路中最大限度地降低部署成本，同時確保滿足對節點流量的測量需求。在主動式網路測量方面，提出了基於網路斷層透視的測量理論以及監測節點部署算法OMA，相比傳統方法，OMA可實現定向的網路測量，大幅度減少監測節點部署數量。針對網路拓撲動態性，提出了基於拓撲預測的測量理論和監測節點部署算法MAPLink，並證明了MAPLink在動態網路中的有效性。在實際的感測網系統中，對所提的測量架構和測量方法等展開了實際的案例研究。基於測量架構TinySDM實現了對四種已有測量任務的高效配置，並在室內感測網測試床中進行部署，證明了所提架構靈活可配置，表達力強的特點。此外，在感測網測試床中對數據包逐跳時延測量方法Domo的性能進行了驗證。項目總計論文16篇，其中IEEE/ACM Transactions長文4篇，CCF A類論文10篇，CCF B類論文4篇。本項目的研究有助於提高網路測量的靈活性、有效性以及精確性，並進一步提升感測網的設計及管理水平，推動感測網規模化套用，具有重要價值。