面向可靠传输的事件驱动型大规模无线传感受器网络路由协议

论文摘要

传感器网络的应用前景非常广阔,能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间搜索、大型车间和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。随着传感器网络的深入研究和逐步应用,传感器网络将逐渐深入到人类的生活的各个领域。但传感器网络自身的特点决定了它的设计和具体应用是紧密联系在一起的,不同的应用需求,对传感器网络提出了不同的设计要求。广域事件监控是传感器网络的主要应用方式之一。部署在广阔监控区域的由大量节点组成的传感器网络,能够准确感知敏感事件的发生并及时向Sink节点进行汇报,达到监控和预警的目的。面对大规模的事件监控型传感器网络,传输可靠性是我们在设计路由协议时首要考虑的问题。同时,所设计的路由协议要能在及时性、数据冗余、鲁棒性、成本、维护开销等各方面取得平衡。本文针对景区火情预警的具体应用背景,提出了适合大规模事件监控的路由协议ERTP,在保证可靠传输的同时,在数据冗余、时延和网络生命周期方面取得了优化,能够有效的满足实际应用。ERTP协议采用分簇的方式,簇首负责成员节点的管理、信息融合以及报文的发送。通过不同层次的候选路径机制,ERTP协议解决了因节点失效所造成的报文传输失败问题。跳到跳的报文恢复策略,则解决了报文传输意外失败时的端到端的重传问题,提高了传输可靠性。在OPNET仿真平台上的模拟分析证明,相较于其他协议,ERTP协议在满足实际应用方面具有优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 论文的组织结构
• 第二章 无线传感器网络路由协议基础
• 2.1 无线传感器网络路由协议
• 2.1.1 无线传感器网络路由协议简介
• 2.1.2 无线传感器网络路由协议的类型
• 2.1.3 无线传感器网络路由协议的特点
• 2.2 经典无线传感器网络路由协议分析
• 2.2.1 扩散法
• 2.2.2 Directed Diffusion
• 2.2.3 LEACH路由协议
• 2.2.4 GEAR路由机制
• 2.2.5 PSFQ路由协议
• 2.3 无线传感器网络的展望
• 2.3.1 大规模无线传感器网络面临的技术问题
• 2.3.2 总结与展望
• 第三章 ERTP路由协议
• 3.1 ERTP路由协议节点说明
• 3.1.1 普通成员节点
• 3.1.2 簇中继节点
• 3.1.3 簇首节点
• 3.1.4 Sink节点
• 3.2 ERTP协议的具体实现
• 3.2.1 初始信息配置
• 3.2.2 数据传输
• 3.2.3 系统维护
• 3.3 ERTP路由协议的特点和分析
• 3.3.1 ERTP协议的特点
• 3.3.2 ERTP协议的分析
• 第四章 ERTP路由协议的仿真与性能分析
• 4.1 无线传感器网络的仿真工具
• 4.1.1 NS-2
• 4.1.2 OPNET
• 4.1.3 OMNeT++
• 4.1.4 GloMoSim
• 4.2 仿真工具的分析和确立
• 4.2.1 协议的性能评价方法
• 4.2.2 ERTP仿真工具的分析和确立
• 4.3 ERTP仿真模型具体实现
• 4.3.1 OPNET仿真过程简介
• 4.3.2 ERTP仿真模型设计
• 4.3.3 仿真性能指标
• 4.4 ERTP仿真结果与性能分析
• 4.4.1 随规模扩大的各协议数据抵达率的比较
• 4.4.2 随规模扩大的各协议的路由开销比较
• 4.4.3 随规模扩大的各协议数据冗余的比较
• 4.4.4 随规模扩大的各协议数据延时的比较
• 4.5 结论
• 第五章 总结
• 5.1 本文工作的总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果