宋玉池

（齊魯醫(yī)藥學(xué)院，山東淄博，255300）

1 物聯(lián)網(wǎng)特征

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用包含了較多的受限設(shè)備，這些設(shè)備的使用必須滿足必要的路由算法要求；通知對于物聯(lián)網(wǎng)路由算法的設(shè)計，需要考慮物聯(lián)網(wǎng)自身的特征。現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用具有以下特征：其一，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用存在大量有限資源，這些資源以預(yù)定義或者隨機散布的方式存在于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點上。其二，除物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點隨機散布特征外，這些節(jié)點數(shù)據(jù)還具有高密度存在的特征，受此影響，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用中通常不需要編輯統(tǒng)一的IP地址，而且在設(shè)計相關(guān)協(xié)議后，這些協(xié)議需要支持節(jié)點自組織形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其三，在物聯(lián)網(wǎng)使用中，其節(jié)點不具備人機控制界面，但通過自動協(xié)議控制，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點之間可實現(xiàn)控制信息的交換；這與其他路由協(xié)議具有較大差異。

2 物聯(lián)網(wǎng)路由算法應(yīng)用狀況

2.1 物聯(lián)網(wǎng)路由算法應(yīng)用考慮事項

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身具有節(jié)點資源有限性的特征，在這一特征影響下，對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究主要集中在設(shè)計協(xié)議和管理原則層面，要求在既有硬件基礎(chǔ)和應(yīng)用環(huán)境的約束下，通過協(xié)議和管理原則的控制，確保網(wǎng)絡(luò)整體具有最長效的應(yīng)用時間。僅從路由算法協(xié)議層面來看，物聯(lián)網(wǎng)路由算法協(xié)議不僅需要考慮節(jié)點能量、內(nèi)存與計算能量；而且需對多條路徑匯集的冗余數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，以此來找到目標(biāo)節(jié)點；此外在物聯(lián)網(wǎng)算法協(xié)議設(shè)計中，需考慮節(jié)能、可拓展性、傳輸延遲等因素，且需要對系統(tǒng)容錯率、精確度和服務(wù)質(zhì)量進行系統(tǒng)分析。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)路由算法應(yīng)用模型機制

基于既有物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型，在各節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸控制中，需對路由算法的服務(wù)機制進行系統(tǒng)管理。就目前而言，物聯(lián)網(wǎng)路由算法應(yīng)用機制不僅包含泛洪機制、集群機制，而且涉及地理西西機制、服務(wù)質(zhì)量機制等諸多類型。就泛洪機制而言，其主要是從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌冗M行路由算法設(shè)計，該機制下，物聯(lián)網(wǎng)各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點均會產(chǎn)生一定的數(shù)據(jù)，基于不同層次節(jié)點數(shù)據(jù)控制需要，物聯(lián)網(wǎng)路由算法泛洪機制下包含了傳統(tǒng)、事件驅(qū)動和查詢驅(qū)動三種模式。在集群機制下，重點考慮了路由算法的可拓展性。依托該機制進行算法控制及物聯(lián)網(wǎng)使用管理時，末端階段的排布具有特定的規(guī)律性，在這種規(guī)律下，末端節(jié)點分為多個集群。家住單層模式、分層模式的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)路由可實現(xiàn)不同節(jié)點數(shù)據(jù)的匯聚和應(yīng)用處理。物聯(lián)網(wǎng)路由算法使用地理信息機制時，深入分析假設(shè)的末端極端，即可實現(xiàn)自身地理位置的系統(tǒng)判斷，隨后通過查詢請求，發(fā)送特定的卡公職指令可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范傳輸。與泛洪機制相比，地理信息機制下的路由算法控制能有效解決數(shù)據(jù)無效傳輸問題。在服務(wù)質(zhì)量機制下，物聯(lián)網(wǎng)路由算法的建立和應(yīng)用不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流，而且需要對其應(yīng)用程序進行系統(tǒng)分析，這樣才能實現(xiàn)各個節(jié)點負(fù)載數(shù)據(jù)的有效平衡，確保應(yīng)用層的實際應(yīng)用效果。

3 基于LF-GFG的物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)路由算法設(shè)計

結(jié)合既有物聯(lián)網(wǎng)裝置使用情況來看，現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)使用多是將無網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為一個平面圖形，隨后在右手法則的支撐下，物聯(lián)網(wǎng)會設(shè)置虛擬坐標(biāo)，然后獲得算法控制所需要的傳輸路徑。這些方法在真實環(huán)境使用中喪失了適應(yīng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的能力。并且在這些方法下，一旦物聯(lián)網(wǎng)傳輸能力下降或喪失，則這些喪失的能力很難修復(fù)?；诖耍疚奶岢鲆环NLFGFG方法，開展物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)路由算法的系統(tǒng)設(shè)計。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)路由算法設(shè)計思路

GFG路由協(xié)議提出了右手法則，該法是當(dāng)前路由協(xié)議使用的基礎(chǔ)；該協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機轉(zhuǎn)化成一個平面化圖形，此時在右手法則的支撐下，可實現(xiàn)路由路徑的有效分析，繼而使得封包達(dá)到預(yù)定目的地，在同一個平面圖形下，所有的邊不會交叉，但是如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖形平面化存在較大難度。傳統(tǒng)路由算法模式下，要求路由算法下的物聯(lián)網(wǎng)每個節(jié)點分布式地滿足GG或RNG等圖形特性，由此實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機的平面化處理。而在LF-GFG方法下，可通過虛擬坐標(biāo)的方式進行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機轉(zhuǎn)化處理，由此得到一個分布式的平面化圖形。該環(huán)節(jié)中，可依據(jù)注重維諾圖理論進行節(jié)點區(qū)域劃分，然后實現(xiàn)不同區(qū)域內(nèi)階段的系統(tǒng)連接，由此形成一個平面網(wǎng)絡(luò)圖像，構(gòu)建動態(tài)化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

3.2 虛擬坐標(biāo)分配

虛擬坐標(biāo)分配是LF-GFG方法下網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機轉(zhuǎn)化成平面化圖形的基礎(chǔ)。該環(huán)節(jié)中，設(shè)定既有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)存在多個裝置，在互相通信裝置的約束下，這些裝置能彼此間相互聯(lián)系，此時這些節(jié)點本身不知道自己的位置，但是該節(jié)點裝置知道周圍存在哪些節(jié)點。在LF-GFG方法下，預(yù)先設(shè)定起始點，然后從起始點出發(fā)，依次設(shè)計各個節(jié)點的虛擬坐標(biāo)。在各坐標(biāo)點分配計算中，要求將求解速度和目標(biāo)節(jié)點層次控制在較淺程度，然后按照深度優(yōu)先或者寬度有限的方式進行搜尋，獲得基本的數(shù)據(jù)傳輸控制算法。要注意的是，針對平面內(nèi)的坐標(biāo)階段，對其進行區(qū)域劃分，并分別計算各區(qū)域的內(nèi)半徑、外半徑、起始角度、結(jié)束角度，確保虛擬坐標(biāo)分配的合理性。虛擬坐標(biāo)具體分配情況見圖1。

圖1 虛擬坐標(biāo)分配示意

3.3 構(gòu)建平面圖形

完成節(jié)點虛擬坐標(biāo)分配后，每個虛擬的坐標(biāo)代表一個節(jié)點，要求同一個節(jié)點的虛擬節(jié)點之間可以互相溝通， 然后為這些虛擬節(jié)點增加虛擬邊，通過虛擬邊互通互聯(lián)，構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)平面圖形。該圖形下，若兩個虛擬節(jié)點所分配到的區(qū)域相鄰，這要求這兩個節(jié)點之間采用一條邊相連，并且需要將這條邊納入平面化的虛擬圖形。該過程中，需確保虛擬坐標(biāo)分配和虛擬平面圖形具有較大關(guān)聯(lián)性，出于這一要求考慮，還需注重于分配區(qū)域的內(nèi)外半徑差距的有效控制。

3.4 決定路由路徑及動態(tài)網(wǎng)絡(luò)

在完成虛擬網(wǎng)絡(luò)平面圖形轉(zhuǎn)化后，可在右手法則的支撐下，選擇貪婪算法方式進行封包傳送；要求將封包送到更靠近目的地的地方。該過程中，經(jīng)常遇到的困難時在封包在傳輸過程中會卡在某一個節(jié)點，該節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點存在較大差距。此時，仍然需要找準(zhǔn)封包卡主的虛擬坐標(biāo)，結(jié)合右手法則，則虛擬平面內(nèi)將傳輸?shù)较乱粋€虛擬節(jié)點，然后再通過下一個虛擬節(jié)點將封包傳遞到目標(biāo)節(jié)點。在決定路由路徑過程中，應(yīng)重視右手法則、貪婪算法的合理使用，盡可能地使得封包在最短時間內(nèi)按照最短的節(jié)點路徑傳遞到目標(biāo)節(jié)點?；贚F-GFG方法下封包的傳遞路徑，可構(gòu)建具有較高適用性的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)線路，通過通路路由算法表達(dá)該路徑，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)使用過程的有效控制和管理。結(jié)合LF-GFG方法下物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)路由算法應(yīng)用效果來看，結(jié)合使用右手法則、虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)進行物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)路由算法設(shè)計應(yīng)用，能有效降低維護成本，提升路由算法的容錯率和物聯(lián)網(wǎng)運維速度。

4 結(jié)語

路由算法的設(shè)計應(yīng)用對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用具有深刻影響，現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用逐漸成熟，既有路由算法已經(jīng)基本滿足物聯(lián)網(wǎng)使用需要，但既有路由算法的使用會使得物聯(lián)網(wǎng)喪失適應(yīng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的能力。依據(jù)LF-GFG方法，設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)路由算法，能在解決物聯(lián)網(wǎng)適應(yīng)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)問題的基礎(chǔ)上，提升物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的容錯率，降低系統(tǒng)維護成本，優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體運維成本。