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基于IEEE 802.15.4 mesh路由协议的研究

作　者: 陆峰
导　师: 张卫
学　校: 华东师范大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: IEEE 802.15.4 AODV LOAD LOW-AODV NS-2
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


作为当今热门研究领域之一的无线传感器网络技术,由于其日益成熟的技术和广阔的应用市场,越来越受到诸多关注。IEEE 802.15.4是一个低数据率的WPAN(LR-WPAN)标准,具有复杂度低、支持低成本低功耗等特点,能在低成本没备之间进行低数据率的传输。由于以上特点,使得IEEE 802.15.4标准的主要市场对象定位为无线传感器网络。路由协议是无线传感器网络所面临的最重要问题之一。6LoWPAN工作组在近几年里相继提出了几个基于AODV的mesh路由协议的草案,旨在解决LoWPAN网络mesh路由问题。其中最典型的是LOAD协议,它被6LoWPAN工作组认为是LoWPAN中最有前途的路由协议之一。本论文深入研究了IEEE 802.15.4标准、AODV路由协议及相关资料、6LoWPAN工作组路由协议LOAD草案等文档,旨在改善无线传感网环境下AODV和LOAD协议的不足,提出了一个新的路由协议LOW-AODV,在NS-2仿真系统中分别实现了AODV、LOAD和LOW-AODV路由协议模块,并对以上协议的仿真运行结果进行了分析及比较。首先,本文概述了无线传感器网络技术、IEEE 802.15.4标准和现状,简单描述了NS-2软件以及美国Samsung实验室和CUNY合作开发的NS-2仿真平台802.15.4模拟器的各个功能模块。其次,介绍了AODV和LOAD协议及其工作原理,分析了协议在IEEE802.15.4环境下的性能:考虑到无线传感器网络节点能量有限的现状,为了延长网络存活时间,提出了LOW-AODV协议,引入基于能量选路的机制和基于负荷的RREQ应答机制;详细介绍了NS-2仿真平台以上三个协议的实现方法和技术难点。再次,通过本文设计的仿真场景对以上协议进行了仿真测试,比较分析了AODV、LOAD和LOW-AODV三个路由协议的数据投递率、路由平均负载、端对端数据传输平均时延和网络存活时间等性能结果。通过比较结果验证了本文所设计的LOW-AODV协议通过选择节点能量较多的路径作为路由路径能够延长网络存活时间,利用建立新的路由路径分摊较大局部负荷能够提高数据投递率和降低端对端的传输时延等性能。最后,总结了本文所做的所有工作,依据对以上协议的理论分析和实际仿真结果给出相关结论,并提出后期工作展望与意见。

全文目录


论文摘要  7-8
ABSTRACT  8-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 无线传感器网络技术概况  11-13
  1.2 IEEE 802.15.4的提出  13-14
  1.3 基于IEEE 802.15.4 mesh路由协议的研究  14-15
  1.4 NS-2的简介  15-16
  1.5 论文的思路与主要工作  16-17
  1.6 论文各章节介绍  17
  1.7 小结  17-18
第2章 主要技术背景  18-26
  2.1 IEEE 802.15.4简介  18-22
  2.2 IEEE 802.15.4的NS-2仿真  22-24
  2.3 无线路由协议的NS-2仿真  24-25
  2.4 小结  25-26
第3章 AODV路由协议  26-36
  3.1 AODV路由算法原理  26-27
  3.2 AODV路由协议消息格式  27-29
  3.3 AODV路由协议基本操作  29-35
  3.4 小结  35-36
第4章 LOAD路由协议  36-43
  4.1 LOAD路由算法原理  36-37
  4.2 LOAD路由协议消息格式  37-39
  4.3 LOAD路由协议基本操作  39-42
  4.4 小结  42-43
第5章 LOW-AODV路由协议  43-51
  5.1 LOW-AODV路由算法原理  43-44
  5.2 LOW-AODV路由协议消息格式  44-46
  5.3 LOW-AODV路由协议基本操作  46-50
  5.4 小结  50-51
第6章 AODV、LOAD和LOW-AODV的NS-2实现  51-59
  6.1 NS-2下LOW-AODV的基本流程  51-53
  6.2 NS-2下添加新路由协议过程  53-55
  6.3 LOAD和LOW-AODV的NS-2实现难点和解决方法  55-58
  6.4 小结  58-59
第7章 协议的性能比较和分析  59-70
  7.1 AODV、LOAD和LOW-AODV协议比较  59-60
  7.2 性能指标和仿真方案  60-62
  7.3 仿真场景一结果分析  62-65
  7.4 仿真场景二结果分析  65-67
  7.5 仿真场景三结果分析  67-69
  7.6 仿真结论  69
  7.7 小结  69-70
第8章 总结与展望  70-73
  8.1 总结和结论  70-71
  8.2 论文的工作和创新点  71
  8.3 进一步工作和展望  71-72
  8.4 小结  72-73
附录  73-74
参考文献  74-76
致谢  76-77
作者简历  77
发表论文  77

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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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