面向大规模移动传感器网络的路由智能容错方法研究

Large scale mobile wireless sensor networks (LMWSNs) are greatly needed indangerous situations and dynamic environment, such as disaster monitoring and rescue, environmental protection and monitoring and so on. For the routing broken problem due to frequently change of network topology, this project will carry out the basic research systematically of dynamic routing fault-tolerant model and routing intelligently optimization, closely around the development direction of high-performance, fault-tolerant routing and transmission stability of LMWSNs. The project aims to study the dynamic routing mechanism and routing repair strategy of LMWSNs, propose the routing optimization method based on data-driven and biological intelligent algorithm for LMWSNs, design the intelligent fault-tolerant routing platform and dedicated package, and eventually establish the new core technology system of fault-tolerant routing for LMWSNs based on the lightweight biological intelligent algorithm. The above results can provide the high fault-tolerant and reliable techniques and tools for application and popularization of LMWSNs, and form the general research method for the fault-tolerant routing optimization mechanisms of other high-performance wireless sensor networks. The work in this project will bring the theoretical and applicational foundation basis for establishing the LMWSNs systems synchronized with the international level, and forming the independent intellectual property rights.

大规模移动传感器网络在灾害监测和救援、节能环保监测等危险场合和动态环境领域有重要需求。本项目紧紧围绕大规模移动传感器网络高性能化、路由容错化和传输稳定化的发展方向，针对网络拓扑时常变化导致的断链问题，系统地开展大规模移动传感器网络传输过程的动态路由容错模型与路由智能优化的基础研究。研究移动传感器网络的动态路由机理和路由修复策略；提出面向大规模移动传感器网络的基于数据驱动和生物智能算法的路由优化方法，设计大规模移动传感器网络的智能路由容错平台及专用软件包，最终建立基于轻量级生物智能算法的大规模移动传感器网络路由容错的新型核心技术体系。以上成果可以为大规模移动传感器网络应用和推广提供容错性高、可靠性强的技术和手段，并形成对其它高性能无线传感器网络路由容错优化机制的一般性研究方法，为建立具有自主知识产权的大规模移动传感器网络系统奠定了坚实的理论与技术基础，具有很大的理论和实践应用价值。

本项目围绕大规模移动传感器网络高性能化、路由自适应化和传输稳定化的发展方向，针对大规模移动传感器网络的路由容错等难点问题，通过基于移动汇聚节点的动态路由容错方法与路由智能优化算法的运用，取得了一系列研究成果，具体如下：.（1）基于单移动汇聚节点的实时路由维护方法，针对移动汇聚节点在随机移动模式下的应用，提出了一种快速搜索到移动汇聚节点和固定节点之间链路的高效路由方法，通过环广播机制进行路由搜索方向规划，采用基于人工蜂群的生物智能算法进行路径搜索优化，从而在移动汇聚的节点位置改变后，实现快速获取替代路由的目标。.（2）基于多个移动汇聚节点的综合路由维护方法，针对多个移动汇聚节点在随机移动模式下的应用，提出一种通过代理节点来修复大规模传感网路由的方法，结合多个移动汇聚节点移动的特点和网络节点失效问题综合设计智能路由架构，并采用内分泌粒子群协同优化的生物智能算法来构建高效可靠的替代路径。.（3）基于簇头节点选择机制的路径规划方法，针对移动汇聚节点在可规划路径移动模式下的应用，研究基于簇头节点的信息传输机制。提出一种智能选择簇头节点的方法，形成双层网络来汇聚信息，并实现对移动汇聚节点的移动轨迹的规划，从而优化移动汇聚节点的移动路径且降低能耗。. 总之，本项目提出的基于移动汇聚节点的动态路由容错模型和智能路由优化方法，对解决大规模移动传感器网络的路由容错性及路径规划问题，具有重要的理论意义和现实价值。