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应用于传感器网络的AODV协议的改进与实现

作　者: 李家琦
导　师: 石硕
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 传感器网络 AODV协议 蜂群模型 能量均衡算法
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
引　用: 0次
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内容摘要


近些年，传感器网络技术受到越来越多的重视。目前的传感器网络研究方向之一就是宽带化、高速化，网络规模越来越大，节点的各项能力大大加强，甚至可以传输百兆级数据，已经大大有别于传统的传感器网络。现有的传感器网络路由协议传输能力有限，难以适应如今的应用，所以传感器网络路由协议的研究热点和难点之一就是如何将能力强大的自组网协议移植到传感器网络。但是自组网路由协议本身存在着能量消耗不均的问题，这一问题很可能会导致个别节点消耗过快甚至提前死亡的情况。设计理想的能量算法避免上述情况是目前的研究重点。本文为了更好地解决自组网路由协议应用于传感器网络存在的能量问题而提出了一种新的能量算法，将该算法加入到传统自组网路由协议中，并在仿真实验和实物实验中分别进行了测试。本文首先介绍了传统Ad Hoc网络的典型协议，分析了各个协议的优缺点，并对其中三种最常用的路由协议进行NS2仿真分析，最终通过比较认为AODV协议的性能最适用于传感器网络。但AODV协议本身存在路径单一，个别节点能量消耗过快的问题，针对这一问题本文又介绍了几种常用的能量算法。同时本文研究了群智能算法，受现有智能算法的启发，提出了一种模拟蜂群的仿生模型。该模型的中心思想是在数据发送过程中所用的路由要尽量避免之前使用过程中消耗较大的路由。在该模型中加入了一种新型的能量均衡算法来改进AODV协议。能量均衡算法以本节点的剩余能量与邻居节点的平均剩余能量的比值以及可以使用的一跳节点数目作为依据进行路由选择，同时根据剩余能量情况得到一个概率浮动系数—α，这样就可以最大限度的避免个别节点因为使用频繁而导致的提前死亡的情况，达到了保护节点能量，延长网络生存周期的目的，并且在长时间的运行下也会提高网络整体的分组投递率和吞吐量。加入了能量均衡算法的AODV协议实现了一种改进的基于能量均衡算法的路由协议—IBAODV(Improved energy Balanced AODV)。本文使用NS2仿真软件对改进的协议进行分析，结果表明改进协议具有网络的存活节点数量增加，网络生存时间延长，吞吐量加大等一系列优点。并将改进协议应用到嵌入式ARM平台中，最终将改进协议在实际应用中得到实现，在实测环境下再次验证了改进协议的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 传感器网络研究目的和意义  9-10
  1.2 传感器网络路由协议研究现状  10-12
  1.3 课题来源  12
  1.4 论文主要研究内容和结构  12-14
第2章 自组网路由协议研究  14-28
  2.1 AD HOC 路由协议概述  14-15
  2.2 AD HOC 网络典型路由协议的性能比较  15-18
  2.3 AODV 路由协议的分析  18-22
    2.3.1 AODV 路由协议原理  18-22
    2.3.2 AODV 协议应用于传感器网络的不足  22
  2.4 基于能量的路由协议  22-27
    2.4.1 基于能量的路由协议介绍  23-25
    2.4.2 现有基于能量的 AODV 路由协议  25-26
    2.4.3 现有的改进 AODV 路由协议应用于传感器网络的不足  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 基于能量均衡算法的 AODV 路由协议  28-46
  3.1 蜂群算法模型  28-30
  3.2 基于能量均衡算法的 AODV 协议  30-39
    3.2.1 路由信息改进  30-31
    3.2.2 应用系数  31-36
    3.2.3 加入概率浮动系数  36-37
    3.2.4 基于能量均衡算法的 AODV 路由协议的实现流程  37-39
  3.3 仿真分析  39-45
    3.3.1 仿真评价指标  39-40
    3.3.2 仿真设计与分析  40-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章 IBAODV 协议应用于传感器网络的实现  46-59
  4.1 准备工作  46-51
    4.1.1 选择传感器节点  46-48
    4.1.2 协议代码编写  48-51
  4.2 IBAODV 协议在传感器网络中的实现  51-58
    4.2.1 传感器节点初始化  51-54
    4.2.2 实测验证  54-58
  4.3 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-65
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  65-67
致谢  67-68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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