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谈网关基于物联网网关优化算法研究

最后更新时间:2024-01-03 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:5535 浏览:17745
论文导读:
摘 要:物联网是具有强大能力的网络模型,在物联网中,它连接着虚拟网络与互联网之间的物联网网关,起着至关重要的作用。本文以物联网网关为研究对象,提出三层结构的理论模型对物联网网关进行优化处理。主要探讨在优化过程中解决数据延迟、大量数据传输和网络故障的问题。多径传输显得更加具有优势。
关键词:物联网网关;优化;算法
中图分类号:TP317
通信网络作为通信技术的基础,已经发展到能够实源于:论文封面格式范文www.7ctime.com
现物物联接的跨地域、跨应用的物联网。物联网网关作为物联网时代的网关设备,是传统网络与物联网络之间的纽带。通过物联网网关设备,物联网网络之间可以进行协议转换,具有广域互联与局部互联的功能。
1 物联网网关的任务
在物联网世界中,物联网网关是运营商网络的末梢延伸,将通信网络、接入网以及近程感知网络等相关的网络实现连接,并且在相互的网络之间传递信息,这些连接组成了物联网。物联网以运营商网络为核心,是一个系统复杂的网络体系。物联网网关在物联网之间主要具有数据转发、管理控制和协议转换的功能,同时也具备安全的管理等功能。在物联网中,网关所起的任务主要是数据转换、协议转换和管理功能。
2 物联网网关优化设计

2.1 研究意义与研究策略

物联网是未来网络的形式,因此作为数据传输与转换的桥梁,物联网网关的性能直接决定了物联网的性能,物联网网关优化具有理论和使用价值。但是由于物联网基础结构复杂、协议不统一、影响网络效率的因素繁复,本文将针对物联网网关的优化算法设计出合理的研究策略,把握物联网网关的本质,提出有效而且新颖的见解。
2.

1.1 设计模型

物联网网关主要作用是传输数据、协议转换以及利于管理,所以在物联网网关的优化难点是传输数据的实时性、协议转换的有效性、传输的容量以及故障管理。物联网网关的优化设计,是网络资源优化的一种,属于非线性规划方面的问题。本文在研究物联网网关优化设计时采取的是基于Zigbee/GPRS协议的物联网网关系统[3],所构架的物联网网关的三层结构模型如图1所示。
本文所构筑的模型主要考察的是指一个通信周期中,网联网网关综合效益以及最优化的机构模型,该模型是以Zigbee/GPRS协议为基础的,所以需要在相同的网络环境中得到验证。在三层结构化模型中,上层代表的是决策节点、中层对应备选节点、下层对应的是源节点[4]。其中上层节点的行为结构与物联网网关的传输数据的实时性、协议转换的有效性、传输的容量以及故障管理至关重要。在本文所建立的模型中,目标是建一个多目标优化的模型,并且实时性快时、数据量大时、网络故障时等情况时寻找最优网关,实现负载均衡,不拥塞,不会发生数据丢失。
2.

1.2 网关选取的指标

备选物联网网关主要来自于以下几个方面:接入程度与可以连接的节点数量;能够通信的最大节点数量;以及节点的平均移动速度。
2.

1.3 物联网网关优化设计

在物联网网关矩阵设计中,先设定在网络中有n个物联网网关,并且将这些网关机尾{G1,G2,G3……Gn}。参考在群决策的集结意见,将物联网网关的评价矩阵建立起来:
在建立的矩阵中,G下面的数目字表示物联网网关的编号,ai选定其中编号为i的物联网网关的模糊评价值。在建立了物联网网关的评价矩阵之后,所得在各种物联网网关的各种路径被选用的概率计算模型如下:
其中公式(3)表示的是通信流量的分配率,θ为陪参数,f为多径分流中有效路径的条数。
2.

1.4 优化结果分析

在三层决策模型优化算法后,在物联网网关遵循的IEEE 802.15.4/Zigbee协议中进行分析,数据表示经过三层结构优化之后,数据传输的实时性提高、传输数据吞吐度增加。
(1)物联网网关的实时性提升,物联网网关在模型中是表现出比较优良的数据传输能力。经过比较网关前后分组的总数目对比可知,三层模型能够扩展协议并且在阻塞的情况下保证网络数据的流通。在三层模型中延迟大大降低,提升了数据传输的即时性。物联网的实时性得到提升。
(2)当数据量大时,物联网网关的单径传输会造成网络阻塞。因此在本文所展示的三层模型以及优化设计中,物联网网关会自动寻找与节点不相交的其它路径,从而选择决策模型中的其他路径。而且数据量越多,多径论文导读:
传输的好处就表现得越明显。
(3)当网络发生故障时,物联网网关会某段会失去连接。因此恢复断开的物联网网关是十分必要的优化设计。在相关的协议中,当物联网网关失去节点,会立刻朝备用的网关发出节点信号,直到能够顺畅的传递数据为止。
3 结束语
物联网网关是物联网中的桥梁,起着传输数据、适应协议的作用。本文以物联网网关为研究对象,基于GPRS/Zigbee的嵌入式物联网网关系统,提出三层结构的理论模型对物联网网关进行优化处理。主要探讨在优化过程中解决数据延迟、大量数据传输和网络故障的问题。多径传输显得更加具有优势。
参考文献:
刘强,崔莉,陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学,2010,27(6):1-4.
谢涛,陈火旺,康立山.多目标优化的演化算法[J].计算机学报,2003,26(8):997-1003.
[3]郑向伟,刘弘.多目标进化算法研究进展[J].计算机科学,2007,34(7):187-192.
[4]金海,刘文超,韩建亭.家庭物联网应用研究[J].电信科学,2010,20(2):10-13.
作者简介:张慧(1989.7.1-),女,山东省诸城市人,硕士,研究方向:物联网。