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物联网传感网络路由改进设计算法研究

更新时间：2019-12-12 19:36:13 大小：2M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：物联网传感网络 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

物联网传感网络广泛应用在环境监测和模式识别等领域,物联网传感网络的路由协议通过多跳汇聚树路由网络进行组网,随着节点数目的增多容易出现链路故障,需要进行路由修复和改进设计.提出一种基于链信息头抽取和信息源定位的物联网传感器网络路由改进设计方法.构建了物联网下传感器网络的组网和路由探测模型,采用链路信息簇头节点抽取和信息源定位方法进行链路路由信息数据聚集,采用预加重方法广播竞选簇头节点的能量损失,通过双向链路估计得到路由节点的数据传输协议,采用链路节点能量和Sink节点距离分层方法实现路由优化设计.仿真结果表明,采用该方法进行物联网传感网络的路由优化设计,提高了链路信息收发和数据传输的可靠性和吞吐量,性能优越.

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科 技 通 报  
第33卷 第3期  
2017年3月  
Vol.33 No.3  
Mar. 2017  
BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  
物联网传感网络路由改进设计算法研究  
郑 杰，李建平  
（电子科技大学 计算机科学与工程学院，成都 611731）  
摘
要：物联网传感网络广泛应用在环境监测和模式识别等领域，物联网传感网络的路由协议通过多  
跳汇聚树路由网络进行组网，随着节点数目的增多容易出现链路故障，需要进行路由修复和改进设  
计。提出一种基于链信息头抽取和信息源定位的物联网传感器网络路由改进设计方法。构建了物联  
网下传感器网络的组网和路由探测模型，采用链路信息簇头节点抽取和信息源定位方法进行链路路由  
信息数据聚集，采用预加重方法广播竞选簇头节点的能量损失，通过双向链路估计得到路由节点的数  
据传输协议，采用链路节点能量和Sink节点距离分层方法实现路由优化设计。仿真结果表明，采用该  
方法进行物联网传感网络的路由优化设计，提高了链路信息收发和数据传输的可靠性和吞吐量，性能  
优越。  
关键词：物联网；传感器网络；路由  
中图分类号：TP393  
文献标识码：A  
文章编号：1001-7119（2017）03-0092-04  
DOI:10.13774/j.cnki.kjtb.2017.03.018  
Research on Improved Design Algorithm of Internet of Things Sensor Network  
Zheng Jie，Li Jianping  
（Department of Computer Science and Engineering，University of Electronic Science and Technology，Chengdu  
611731，China）  
Abstract：In the field of environmental monitoring and pattern recognition, the routing protocols of the  
Internet of things sensor network are more prone to link failures, which need to be repaired and modified.  
An improved design method of sensor network routing based on link information header extraction and  
information source location is proposed. The network and route detection model of sensor network is  
constructed, and the information is gathered by the link information cluster head node and the  
information source location method. The energy loss of the nodes is estimated by using the method of pre  
weighting method. Simulation results show that the proposed method is used to optimize the routing of the  
network of things, which improves the reliability and throughput of the link information and data  
transmission.  
Keywords：internet of things；sensor network；routing  
随着计算机网络技术的发展，在大数据环境  
下构建物联网体系结构进行数据信息的实时采  
集和感知，通过智能信息和信号处理方法，实现  
远程控制和人工智能，成为未来探测和控制领域  
研究的一个主要方向，物联网是采用传感器组网  
构成的一个本地网络结构，物联网环境下的传感  
器网络通过路由节点分布式自组网构建一个能  
适应环境动态变化的网络单元，用于远程信息探  
收稿日期：2016-04-25  
基金项目：中国工程物理研究院科技发展基金（2012A0403021）；NSAF联合基金（U1230106）；  
国家信息安全发展计划（2013F098）。  
作者简介：郑杰（1976-），男，重庆合川人，在读博士研究生，研究方向：信息安全、信息识别、基于生物特  
征的未知协议相关算法等方面。  
万方数据  
zik = hi (xk,uk)+ vi ꢀꢀꢀ  
i(i = 1,2,...,M)  
                                                                                                                                  
,ꢀꢀꢀꢀi = 1,2,...,M  
郑杰等.物联网传感网络路由改进设计算法研究  
93  
第3期  
测和实时监测。因此，在物联网环境下，传感器  
网络路由容易发生链路故障，需要进行路由改进  
设计，提高数据分发和数据传递能力，研究物联网  
下传感器网络的路由设计方法具有重要意义[1]。  
在物联网环境下，通过路由循环实现多跳拓  
扑检测，提高路由探测和报文处理能力，但是，随  
着路由链路节点的增多，导致路由节点的定位和  
探测能力不好[2,3]，对此，文献[4]提出一种基于监  
控路径和周期调度的物联网环境无线传感器网  
络的链路故障诊断和修复方法，实现路由优化设  
计，但是该方法计算量大，能量开销降低了传感  
器节点的寿命。针对上述问题，本文提出一种基  
于链信息头抽取和信息源定位的物联网下传感  
器网络路由改进设计方法。首先构建了物联网  
下传感器网络的组网和路由探测模型，以此为基  
础采用链路节点能量和 Sink 节点距离分层方法  
实现路由优化设计，仿真实验进行了性能测试，  
展示了本文算法在实现路由优化设计，提高数据  
可靠性传输能力方面的优越性。  
测[5-10]，在无线传感器网络中，每个节点具有不同  
的链路特性，得到无线传感器系统的节点通信周  
期为：  
（1）  
k
k
式中，  
表示相应于节点通信频  
率的测量路由节点能量特征，对于WSN网络中的  
各网格，通信节点 k覆盖度反映了节点的负荷量，  
e
根据本网格内节点剩余能量 i 和节点通信频率c  
p
计算出节点通信频率的优先级 s 。假设物联网  
下传感器网络的路由节点具有相同的覆盖半径  
Rs  
R
R ≤ 2R  
和相同的通信时间间隔 c ，且  
s 。据  
MN 中节点鲁棒系数矩阵 N × 1 ，计算连通优先级  
c
SC  
R
P
P
c ，选择WSN网络优先级 c 进行路由分发，得到  
链路路由修复下的物联网传感器网络模型如图2。  
图2 链路路由修复下的物联网传感器网络模型  
Fig.2 Network sensor network model of the Internet of things  
under link route repair  
1 网络模型和路由链路信息数据分  
析
1.2 路由节点的数据传输性能分析和改进  
在上述构建的网络模型的基础上，进行路由  
节点的优化设计和数据分析，假设节点通信频率  
1.1 物联网下传感器网络的链路分布模型  
为了进行物联网传感网络路由改进设计，需  
要首先构建网络模型，本文研究的物联网传感器  
网络模型基本结构如图1所示。  
F
S
矩阵 N × 1 ：节点链路矩阵  
与节点的 ID 具有  
N × L  
F
相关性。把节点 A 的邻居中的任意一个元素  
S = s i = 1,2,⋯,N S ⊂ C  
，
i1  
|
(
)
进行无缝覆盖，其中  
{
}
i
S
在物联网传感器网络的Sink节点中，每个WSN节  
点都有一个时钟，每个节点每秒钟的通信次数  
F
C ⊂ S ， N × 1 可以根据路由的通信周期P被k个网  
格覆盖，得到路由的通信半径为：  
1
Pi1  
Fi1 =  
（2）  
图1 物联网传感器网络模型基本结构  
Fig.1 The basic structure of the sensor network model of the  
Internet of things  
s
s
对于节点 i 和 j ，计算传感网络路由链路通  
T
T
： L × 1 反映了无线传感  
信频率的协方差向量  
L × 1  
假设物联网传感网络由n个节点集合C的混  
器数据融合滤波的频率。频率越高，则负载越  
大，将会导致路由损伤，设计一个网络测度信息  
S
合传感器链路结构模型，节点链路矩阵 N × L 采用  
P
圆盘布尔覆盖，节点通信周期矩阵 N × 1 ，初始拓  
G1 =(V,E)  
的连通图  
，减低频率，从而使得路由节  
扑 结 构 中 激 活 网 络 的 移 动 位 置 为  
点的负载减小，耗能减慢。如果两个传感器节点  
---  
S = s i = 1,2,⋯,N S ⊂ C  
|
(
)
{
}
，传感器节点 u ∈ C ，物  
x ,y  
i
S
s ,s ∈ C s ≠ s  
s s ≤ R  
(
)
满足： i  
，由于链路通信频  
i
j
i
j
j
c
(
)
联网传感网络的路由移动节点二维坐标  
u
u
率的自相关性，在这两个节点之外进行空洞边缘  
表示，动态路由利用主动探测进行故障链路检  
交叉补偿，通过合理的估计链路特征进行感知范  
万方数据  

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