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无线传感器网络路由协议研究

作　者: 段文芳
导　师: 徐秋红；齐建东
学　校: 北京林业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络无线传感器网络链路质量最小跳数路由 OMNeT++仿真
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文以国家林业局科技司资助的《植物按生命需水信号自动调控精准灌溉技术的研究》课题为选题背景,在对无线传感器网络的现有主流路由协议进行比较分析的基础上,针对项目的客观需求,选择对最小跳数路由协议进行算法改进,并采用无线传感器网络仿真工具OMNeT++对改进前后的路由协议进行仿真。通过对仿真结果的分析和比较,得到相应协议性能的评估报告,为项目实施过程中协议的选择和进一步研究提供决策性依据。通过对无线传感器网络通信链路的表征值RSSI、LQI、PRR和电池电量等进行实地测量,在深入研究最小跳数路由协议的基础上,针对现有协议在组网和数据传输阶段存在的问题,将RSSI、LQI与剩余能量和跳数值一起作为路由选择的依据,提出了节点发送Join报文加入网络和维护更新网络,避免采用周期性洪泛而消耗大量的宝贵网络资源;并在数据传输阶段采用确认机制和报文缓存机制来保证数据传输的可靠性,降低由原始算法中洪泛造成的数据报文冗余和不必要的网络资源消耗,使得算法在数据传输可靠性、健壮性和生命周期上有了很大提高,并且降低了网络报文冗余。论文最后在TinyOS平台实现了改进后的最小跳数路由协议并在生产环境付用,另外使用无线传感器网络仿真工具OMNeT++,对改进前后的路由协议进行仿真,并对仿真结果进行分析和比较,仿真结果验证了改进后算法在性能和网络生命周期方面的提高。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 无线传感器网络概述  8
  1.2 无线传感器网络的体系结构  8-12
    1.2.1 无线传感器网络结构  8-9
    1.2.2 传感器网络协议栈  9-11
    1.2.3 无线传感器网络的特点  11-12
  1.3 无线传感器网络的国内外研究及应用现状  12-14
    1.3.1 无线传感器网络的国内外研究现状  12-13
    1.3.2 无线传感器网络的应用  13-14
  1.4 无线传感网络开发平台TinyOS简介  14-15
  1.5 本文的项目背景及组织结构  15-18
2 无线传感器网络路由协议概述  18-28
  2.1 无线传感器网络协议的研究  18-19
    2.1.1 MAC层协议研究  18
    2.1.2 能量高效的路由协议  18
    2.1.3 节点自定位技术  18-19
  2.2 无线传感器网络路由协议分类  19-25
    2.2.1 洪泛型路由  19-20
    2.2.2 以数据为中心的路由协议  20-22
      2.2.2.1 定向扩散路由  20-21
      2.2.2.2 谣传路由  21-22
    2.2.3 层次型路由协议  22-24
      2.2.3.1 LEACH协议简介  23
      2.2.3.2 PEGASIS  23-24
    2.2.4 基于位置信息的路由协议  24-25
      2.2.4.1 GEAR  24-25
    2.2.5 可靠路由协议  25
  2.3 路由协议的比较  25-28
3 无线传感器网络通信链路的测量及评估  28-38
  3.1 实验平台及环境  28-30
  3.2 RSSI与LQI的获取  30-31
  3.3 收包率测量  31-34
  3.4 典型链路度量评估比较  34-36
  3.5 电池寿命测量  36
  3.6 结论  36-38
4 最小跳数路由协议研究及改进  38-48
  4.1 最小跳数路由协议的发展历程  38
  4.2 最小跳数路由协议原始算法描述  38-41
  4.3 最小跳数路由协议原始算法存在问题  41-42
  4.4 Join-MHC算法描述  42-46
    4.4.1 网络建立阶段  42-44
    4.4.2 数据传输阶段  44-46
      4.4.2.1 数据转发选路原则  44
      4.4.2.2 数据转发流程  44-46
  4.5 最小跳数路由协议在生产环境中的实现与应用  46-48
5 仿真环境下改进协议优势的验证  48-55
  5.1 OMNeT++仿真平台简介  48-49
  5.2 OMNeT++仿真流程  49-51
  5.3 仿真参数设置及结果分析  51-55
6 结论与展望  55-56
  6.1 结论  55
  6.2 展望  55-56
参考文献  56-60
个人简介  60-61
第一导师简介  61-62
第二导师简介  62-63
获得成果目录清单  63-64
致谢  64

无线传感器网络路由协议研究

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