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基于地理位置的WSNs路由算法研究与改进

作　者: 王晴
导　师: 李智慧
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 地理位置路由 信誉评测 失效节点检测 算术编码
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 5次
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内容摘要


无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)的出现引起了世界范围内的广泛关注,其应用已经由最初的军事国防领域迅速扩展到卫生医疗、环境科学以及我们的日常生活中。无线传感器网络的重要特点是数据多跳传输和节点相互协作,因此路由算法的设计是其重要的研究内容,其中基于地理位置的路由算法由于扩展性良好和负载小的特点,逐渐成为近年来的研究热点。本文在国内外安全路由及地理位置路由的研究基础上,进行了以下的创新工作：首先,本文选取地理位置能量感知路由(Geographical and Energy Aware Routing, GEAR)算法作为研究对象,提出了一种基于节点做功信誉评测的安全路由算法(Work-based GEAR, W-GEAR)。W-GEAR路由算法将“功”的概念引入无线传感器网络,采用Sink确认机制实时记录节点数据转发情况,综合考虑节点间距离因素和做功状况,给予节点全面的信誉评测以识别恶意攻击节点。同时,根据节点通信行为推测节点能量消耗状况,以邻居节点的证词信息为参考,识别谎报剩余能量的恶意节点。NS2仿真实验表明,W-GEAR可以通过以上机制提高地理位置路由算法发现恶意节点的能力,整体上改进GEAR路由的安全性能。然后,提出了一种基于算术编码的路由失效节点检测方法(Arithmetic Coding based Detection Method, ACDM),以及两种降低检测误判率的措施。ACDM方法利用算术编码的基本原理,使用唯一确定的编码浮点数表示数据传输路径节点序列,检测识别路径上的失效节点。此方法不会产生额外的检测控制信息,在数据消息中捎带固定大小的编码浮点数,冗余负载小且计算简单。基于NS2的仿真实验结果表明,在GEAR路由算法中增加ACDM机制,能够快速准确的发现失效节点并直接定位节点具体位置,提高路由算法可靠性,改进地理位置路由算法的综合性能。

全文目录


摘要  5-6Abstract  6-10第1章 绪论  10-13  1.1 课题背景及意义  10-11  1.2 论文研究内容  11-12  1.3 论文组织结构  12-13第2章 无线传感器网络路由算法研究  13-28  2.1 无线传感器网络概述  13-16    2.1.1 无线传感器网络的体系结构  13-14    2.1.2 无线传感器网络的特征  14    2.1.3 无线传感器网络的研究进展  14-16  2.2 无线传感器网络路由算法概述  16-19    2.2.1 无线传感器网络路由算法特点  16    2.2.2 无线传感器网络典型路由算法分类  16-18    2.2.3 无线传感器网络路由算法技术挑战  18-19  2.3 地理位置路由算法研究现状  19-22    2.3.1 地理位置路由算法分类  20    2.3.2 地理位置路由算法改进方法  20-21    2.3.3 地理位置路由算法技术挑战  21-22  2.4 无线传感器网络安全路由算法研究现状  22-27    2.4.1 无线传感器网络安全问题分析  22-24    2.4.2 无线传感器网络安全路由算法  24-26    2.4.3 无线传感器网络安全路由算法发展趋势  26-27  2.5 本章小结  27-28第3章 基于节点做功信誉评测的安全路由算法研究  28-45  3.1 引言  28  3.2 相关研究  28-29  3.3 基于节点做功信誉评测的安全路由算法  29-39    3.3.1 节点能耗计算模型  29-30    3.3.2 节点做功记录  30-35    3.3.3 基于节点做功的信誉评测  35-37    3.3.4 剩余能量信任验证  37-39  3.4 实验仿真及结果分析  39-44    3.4.1 仿真平台介绍  39-41    3.4.2 信誉评测参数设置及影响  41-42    3.4.3 正常节点的信誉评测  42-43    3.4.4 恶意节点的信誉评测  43-44  3.5 本章小结  44-45第4章 基于算术编码的路由失效节点检测方法研究  45-61  4.1 引言  45  4.2 相关研究  45-46  4.3 基于算术编码的路由失效节点检测方法  46-54    4.3.1 算术编码基本思想  46-48    4.3.2 方案设计  48-51    4.3.3 防止误判措施  51-54  4.4 实验仿真及结果分析  54-60    4.4.1 两种防止误判措施对比  54-57    4.4.2 失效检测时间对比  57    4.4.3 冗余负载对比  57-58    4.4.4 检测率对比  58-59    4.4.5 误判率对比  59-60  4.5 本章小结  60-61结论  61-63参考文献  63-68攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  68-69致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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