物联网路由算法研究

宋玉池

（齐鲁医药学院，山东淄博，255300）

1 物联网特征

物联网技术的使用包含了较多的受限设备，这些设备的使用必须满足必要的路由算法要求；通知对于物联网路由算法的设计，需要考虑物联网自身的特征。现阶段，物联网技术应用具有以下特征：其一，物联网技术使用存在大量有限资源，这些资源以预定义或者随机散布的方式存在于物联网节点上。其二，除物联网节点随机散布特征外，这些节点数据还具有高密度存在的特征，受此影响，在物联网技术使用中通常不需要编辑统一的IP地址，而且在设计相关协议后，这些协议需要支持节点自组织形成的网络结构。其三，在物联网使用中，其节点不具备人机控制界面，但通过自动协议控制，物联网节点之间可实现控制信息的交换；这与其他路由协议具有较大差异。

2 物联网路由算法应用状况

2.1 物联网路由算法应用考虑事项

物联网技术本身具有节点资源有限性的特征，在这一特征影响下，对于物联网技术的研究主要集中在设计协议和管理原则层面，要求在既有硬件基础和应用环境的约束下，通过协议和管理原则的控制，确保网络整体具有最长效的应用时间。仅从路由算法协议层面来看，物联网路由算法协议不仅需要考虑节点能量、内存与计算能量；而且需对多条路径汇集的冗余数据进行系统分析，以此来找到目标节点；此外在物联网算法协议设计中，需考虑节能、可拓展性、传输延迟等因素，且需要对系统容错率、精确度和服务质量进行系统分析。

2.2 物联网路由算法应用模型机制

基于既有物联网结构模型，在各节点数据传输控制中，需对路由算法的服务机制进行系统管理。就目前而言，物联网路由算法应用机制不仅包含泛洪机制、集群机制，而且涉及地理西西机制、服务质量机制等诸多类型。就泛洪机制而言，其主要是从数据传输的角度进行路由算法设计，该机制下，物联网各个网络节点均会产生一定的数据，基于不同层次节点数据控制需要，物联网路由算法泛洪机制下包含了传统、事件驱动和查询驱动三种模式。在集群机制下，重点考虑了路由算法的可拓展性。依托该机制进行算法控制及物联网使用管理时，末端阶段的排布具有特定的规律性，在这种规律下，末端节点分为多个集群。家住单层模式、分层模式的应用，物联网路由可实现不同节点数据的汇聚和应用处理。物联网路由算法使用地理信息机制时，深入分析假设的末端极端，即可实现自身地理位置的系统判断，随后通过查询请求，发送特定的卡公职指令可实现数据的规范传输。与泛洪机制相比，地理信息机制下的路由算法控制能有效解决数据无效传输问题。在服务质量机制下，物联网路由算法的建立和应用不仅需要考虑网络中的数据流，而且需要对其应用程序进行系统分析，这样才能实现各个节点负载数据的有效平衡，确保应用层的实际应用效果。

3 基于LF-GFG的物联网动态路由算法设计

结合既有物联网装置使用情况来看，现阶段的物联网使用多是将无网络转化为一个平面图形，随后在右手法则的支撑下，物联网会设置虚拟坐标，然后获得算法控制所需要的传输路径。这些方法在真实环境使用中丧失了适应动态网络的能力。并且在这些方法下，一旦物联网传输能力下降或丧失，则这些丧失的能力很难修复。基于此，本文提出一种LFGFG方法，开展物联网动态路由算法的系统设计。

3.1 物联网动态路由算法设计思路

GFG路由协议提出了右手法则，该法是当前路由协议使用的基础；该协议将网络联机转化成一个平面化图形，此时在右手法则的支撑下，可实现路由路径的有效分析，继而使得封包达到预定目的地，在同一个平面图形下，所有的边不会交叉，但是如何实现网络图形平面化存在较大难度。传统路由算法模式下，要求路由算法下的物联网每个节点分布式地满足GG或RNG等图形特性，由此实现了网络联机的平面化处理。而在LF-GFG方法下，可通过虚拟坐标的方式进行网络联机转化处理，由此得到一个分布式的平面化图形。该环节中，可依据注重维诺图理论进行节点区域划分，然后实现不同区域内阶段的系统连接，由此形成一个平面网络图像，构建动态化的网络环境。

3.2 虚拟坐标分配

虚拟坐标分配是LF-GFG方法下网络联机转化成平面化图形的基础。该环节中，设定既有物联网网络存在多个装置，在互相通信装置的约束下，这些装置能彼此间相互联系，此时这些节点本身不知道自己的位置，但是该节点装置知道周围存在哪些节点。在LF-GFG方法下，预先设定起始点，然后从起始点出发，依次设计各个节点的虚拟坐标。在各坐标点分配计算中，要求将求解速度和目标节点层次控制在较浅程度，然后按照深度优先或者宽度有限的方式进行搜寻，获得基本的数据传输控制算法。要注意的是，针对平面内的坐标阶段，对其进行区域划分，并分别计算各区域的内半径、外半径、起始角度、结束角度，确保虚拟坐标分配的合理性。虚拟坐标具体分配情况见图1。

图1 虚拟坐标分配示意

3.3 构建平面图形

完成节点虚拟坐标分配后，每个虚拟的坐标代表一个节点，要求同一个节点的虚拟节点之间可以互相沟通， 然后为这些虚拟节点增加虚拟边，通过虚拟边互通互联，构建虚拟网络平面图形。该图形下，若两个虚拟节点所分配到的区域相邻，这要求这两个节点之间采用一条边相连，并且需要将这条边纳入平面化的虚拟图形。该过程中，需确保虚拟坐标分配和虚拟平面图形具有较大关联性，出于这一要求考虑，还需注重于分配区域的内外半径差距的有效控制。

3.4 决定路由路径及动态网络

在完成虚拟网络平面图形转化后，可在右手法则的支撑下，选择贪婪算法方式进行封包传送；要求将封包送到更靠近目的地的地方。该过程中，经常遇到的困难时在封包在传输过程中会卡在某一个节点，该节点与目标节点存在较大差距。此时，仍然需要找准封包卡主的虚拟坐标，结合右手法则，则虚拟平面内将传输到下一个虚拟节点，然后再通过下一个虚拟节点将封包传递到目标节点。在决定路由路径过程中，应重视右手法则、贪婪算法的合理使用，尽可能地使得封包在最短时间内按照最短的节点路径传递到目标节点。基于LF-GFG方法下封包的传递路径，可构建具有较高适用性的动态网络线路，通过通路路由算法表达该路径，可实现物联网使用过程的有效控制和管理。结合LF-GFG方法下物联网动态路由算法应用效果来看，结合使用右手法则、虚拟坐标系统进行物联网动态路由算法设计应用，能有效降低维护成本，提升路由算法的容错率和物联网运维速度。

4 结语

路由算法的设计应用对于物联网技术的使用具有深刻影响，现阶段，物联网技术在各行业中的应用逐渐成熟，既有路由算法已经基本满足物联网使用需要，但既有路由算法的使用会使得物联网丧失适应动态网络的能力。依据LF-GFG方法，设计物联网动态路由算法，能在解决物联网适应动态网络问题的基础上，提升物联网网络技术的容错率，降低系统维护成本，优化物联网系统的整体运维成本。