无线传感器网络中信息分发关键技术的研究及实现

随着无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的技术进步，WSN与核心网络的融合已成为重要发展趋势。本项目的研究目标是在WSN中研究发布/订阅机制，建立WSN信息分发平台，提高感知信息的数据粒度，减少无用数据的发送，提高能量的有效性，保证用户智能便捷地获取感知信息，实现WSN与核心网络的数据共享和信息融合。研究内容包括：建立WSN的信息分发模型和信息分发体系；研究高效智能的信息分发路由算法；研究服务区分度高、算法复杂度低、实时性好的信息匹配算法；制定优化的数据传输策略，提高网络性能；研究以提高能量有效性为目标的分级QoS技术；搭建WSN信息分发原型平台，并对关键技术进行验证。通过本项目的研究将为无线传感器网络信息分发技术的研究提供理论支持和方法验证，在理论研究与应用实现方面都具有重要意义。

信息分发技术是无线传感器网络研究的关键点之一。本项目针对WSN中的发布/订阅机制研究中的核心问题在发布/订阅机制WSN信息分发体系、发布/订阅机制WSN信息分发路由算法、发布/订阅中间件的匹配算法、发布/订阅机制WSN数据传输策略、分级QoS服务策略、WSN信息分发体系试验平台建立等方面展开了深入的研究。. 项目基于现有WSN双层的网络架构，将发布/订阅信息分发机制应用于感知节点和汇聚节点的网络实体上，提出并建立了一种新的功能更完善、结构更合理的WSN信息分发体系结构。. 在WSN信息分发路由算法研究方面，项目以避免基于内容的发布/订阅树结构的高维护开销为出发点，充分发挥发布/订阅树高效事件转发机制，提出了一种基于发布/订阅机制的大规模移动WSN信息分发路由算法。. 项目提出了一种新的WSN发布/订阅中间件中信息匹配算法，具有区分度高、算法复杂度低、实时性好的优点。算法可高效地找到与给定的事件相匹配的中间件的所有订阅条件，提高了中间件匹配的时间效率、空间效率和订阅维护的效率。. 项目进一步研究并提出了新的基于发布/订阅机制的WSN数据传输策略。该策略包括了异步交互，可靠的传送服务，动态发现服务，以及适用于移动环境的多种QoS策略，支持移动WSN节点在WSN系统多个接入点之间的数据传输，通过持久可靠DDS通信来完成连接断开时的操作，提高了WSN负载均衡度和数据传输的实时性。.在分级QoS服务策略研究工作中，项目提出了新的算法，汇聚节点能自动根据各感知节点所提供的QoS级别判定选择由哪个感知节点提供信息，不仅能够有效地增加无线传感器网络生存时间，还能够在网络整体性能和网络的服务质量之间进行自动均衡。. 为验证项目理论研究成果可行性，项目组搭建了基于发布/订阅机制的WSN信息分发验证平台，通过网络测试和分析，验证和优化了网络体系结构，提供了网络体系的基本协议支持，并研究了网络实体的软件功能模块，平台具有很好的异构网络兼容性，支持多种接入方式。. 项目围绕WSN中信息分发技术的若干核心难点开展研究工作，取得了一系列的研究成果，在国内外学术刊物及会议上发表学术论文21篇，其中SCI刊源2篇，EI刊源19篇，已申请国家发明专利2项，软件著作权1项，并培养了3名博士，6名硕士。项目研究的学术成果和验证平台为更深入的网络研究提供了理论依据