基于物联网网关优化算法探究

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1、基于物联网网关优化算法探究摘要：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

2、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［1］。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

3、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[2],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

4、。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

5、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{Gl,G2,G3……Gn}o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，

6、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，6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IEEE802.15.4/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

7、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

8、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：[1]刘强，崔莉，陈海明•物联网关键技术与应用[J]•计算机科学