Mathematiker der RUDN-Universität haben einen neuen Routing-Algorithmus im Internet-of-Things-Netzwerk entwickelt. Der Datenverkehr wird optimal aufgeteilt, was die Netzwerkgeschwindigkeit und -zuverlässigkeit verbessert. Die Ergebnisse waren veröffentlicht In Mathematik.
Für Internet-of-Things-Netzwerke wurden bisher keine einheitlichen Standards entwickelt. An die Architektur solcher Netzwerke werden mehrere Anforderungen gestellt: Skalierbarkeit, Flexibilität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Um all diese Qualitäten bereitzustellen, ist eine effiziente Streckenführung erforderlich.
Mathematiker der RUDN-Universität schlugen die Verwendung eines speziellen Schemas vor, bei dem die Übertragung auf mehrere Arten gleichzeitig erfolgt – der Verkehrsfluss wird aufgeteilt und über verschiedene Zwischenknoten übertragen. Die Multipath-Routing-Methode selbst ist nicht neu, die Frage ist jedoch die optimale Wahl bestimmter Verkehrspfade. Es gibt verschiedene Ansätze zur Auswahl von Routen für verschiedene Netzwerke. In einigen Fällen wird beispielsweise eine zufällige Auswahl von Pfaden verwendet. Für das IoT-Netzwerk sind klassische Methoden jedoch nicht effektiv.
„Multipath-Routing ermöglicht eine schnellere Datenübertragung als Single-Path-Routing. Die Anzahl der möglichen Routen in IoT-Netzwerken kann groß sein. Um Routen auszuwählen, muss man das Problem der Verkehrsverteilung lösen“, sagt Ammar Muthanna, Ph.D., sagte der Leiter des RUDN University Center for Simulation of Next Generation Wireless Networks.
Die Forscher haben eine neue Methode für das Multipath-Routing vorgeschlagen. Es basiert auf der dynamischen Programmierung, bei der ein Problem in einfachere Teilaufgaben zerlegt wird. Dies reduziert die Rechenzeit. Der erstellte Algorithmus wurde mit zufälliger gleichmäßiger Verkehrsverteilung und anderen klassischen Ansätzen verglichen.
Die neue Methode übertrifft klassische Pfadauswahlmethoden beim Multipath-Routing, insbesondere für dichte IoT-Netzwerke. Die Anzahl der in die Route einbezogenen Zwischenknoten wurde um 34 % reduziert. Die Rechenkosten wurden um 52 % und die Datenbereitstellungszeit um 40 % reduziert.
„Wir haben eine Methode zur Auswahl optimaler Routen für die beste Datenübertragung entwickelt, die dynamische Programmierung verwendet. Die vorgeschlagene Methode erhöhte die Effizienz der Nutzung von Netzwerkressourcen. Das Routenauswahlschema erhöhte die Übertragungsrate um 40 % im Vergleich zur zufälligen Verkehrsverteilung. Darüber hinaus Unser Algorithmus hat die klassischen Algorithmen in Bezug auf Energieverbrauch, Paketzustellungsverzögerung, Paketzustellungsverhältnis und Kosten übertroffen“, sagte Ammar Muthanna, Ph.D., Leiter des RUDN University Center for Simulation of Next Generation Wireless Networks.
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Abdelhamied A. Ateya et al, Multipath Routing Scheme for Optimum Data Transmission in Dense Internet of Things, Mathematik (2023). DOI: 10.3390/math11194168