面向服务质量优化的无线传感器网络资源调度算法研究

基本信息
批准号:61203216
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:纪鹏
学科分类:
依托单位:东北大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴成东,张云洲,贾子熙,楚好,程龙,王天宝,胡楠,黄月
关键词:
无线传感器网络服务质量优化控制跨层设计资源调度
结项摘要

How to achieve the overall optimization of network quality of service (QoS) by scheduling and controlling the communication resources is an important research topic in Wireless Sensor Networks (WSN) theory. However, WSN parameters system and application technology are complex and diverse, it means that the resource optimal scheduling should meet more requirements, and existing resource scheduling strategies are lack of uniform reference standards and effective implementation mechanism. To this end, the QoS parameters system is considered as the study object in this project. The application-oriented optimal model framework of QoS parameters is proposed, so that the constraints standard for network utility optimization is determined. Furthermore, the nonlinear Network Utility Maximum (NUM) model should be constructed and the objective function of network global optimization also needs to design. With the thought of topology and nonlinear programming, the distributed decomposition algorithm of the utility constraint model will be studied, and the overall optimization scenario with the cross-layer parameter constraints will be proposed, too. Based on the findings of cross-layer optimization, the distributed and centralized joint scheduling mechanism of communication resource will discussed, so the non-cooperative game theory based distributed scheduling algorithms and the corresponding cross-layer communication protocol will be designed. In order to verify the correctness of the theoretical studies, the simulation platform and experimental system will be constructed and the validation experiments of the above models and algorithms will be designed. This project can provide the new ideas for the overall promotion of WSN performance, and bring well academic value and study significance.

通过对通信资源调度与控制实现网络服务质量(QoS)整体优化是无线传感器网络(WSN)的重要研究课题。但WSN参数体系和应用技术的复杂多样性对资源优化调度提出很高的要求,而现有资源调度策略缺少统一的参考标准和有效实现机制。为此,本项目将QoS参数体系作为研究对象,提出面向应用需求的QoS参数优化模型框架,为网络效能优化提供约束标准;进而,构建非线性网络效能最大化(NUM)模型,设计网络全局优化目标函数,基于拓扑学和非线性规划理论研究效能约束模型的分布式分解方法,提出跨层参数约束下网络整体优化控制方法;基于跨层控制研究结果,提出分布式与集中式相结合的通信资源调度策略,研究基于非合作博弈论的分布式调度算法以及相应的跨层通信协议;此外,为了验证理论研究的正确性构建仿真实验平台和测试实验系统,设计模型与算法的验证实验。项目研究为实现WSN工作效能的整体提升提供新的思路,具有一定的学术价值与研究意义。

项目摘要

针对无线传感器网络(WSN)实际应用对通信效能的复杂需求,本项目将网络服务质量整体优化作为研究目标,基于跨层优化思想开展了一系列理论研究与实验验证。首先,针对现有资源调度策略缺少统一参考标准的问题,设计了具有应用针对性的QoS参数体系,并提出了构建面向应用需求的QoS参数优化模型框架的方法。进而,构建了非线性网络效能最大化(NUM)模型,提炼出网络全局优化目标函数,基于拓扑学和非线性规划理论对非线性效能约束模型进行了转化和分布式分解。在此基础上,研究了分布式与集中式相结合的通信资源调度策略和相应的跨层优化协议算法,提出了三维定向传感器网络的优化部署与调度机制,实现了WSN资源的跨层优化与控制。此外,项目组还构建了仿真实验平台和测试实验系统,对项目各项研究的科学性和有效性进行了充分验证。项目研究所取得的成果为实现WSN工作效能整体提升和实用性技术转化提供了新的思路,具有一定的学术价值与应用前景。在研究过程中,项目组成员发表SCI/EI论文12篇、申请并公开发明专利1项,在人才培养和学术交流方面也取得了一定的成绩,圆满完成了本项目的预期目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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