事件驱动型无线传感器网络可靠路由协议研究

论文摘要

无线传感器网络集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术,具有成本低廉、部署方便、自组织性等特点,拥有很好的军事应用与民用前景,已成为当前国内外的研究热点。传感器网络具有与传统网络不同的特点,比如节点能量受限、计算能力有限、通信能力低等,这些特点使得其协议设计与应用高度相关。事件驱动型应用是传感器网络的重要应用模式之一。部署在监控区域内的传感器节点,需要准确感知敏感事件的发生,并通过其他节点,及时向sink节点汇总,以达到监控和预警的目的。这一应用场景要求路由协议具有高可靠性、低响应延迟、可扩展性好等特点。如何保证报文在事件驱动型应用中可靠及时传输,成为我们面临的首要问题。本文针对这一问题,提出了分段式的数据传输方法,并在此之上设计了一种基于事件驱动的可靠路由协议kHSRP。在kHSRP协议中,报文通过段到段方式传输到sink节点。其路由发现机制采用按需路由的方式能够迅速建立局部路径,各段局部路径互相衔接最终形成到达sink节点的完整路径。分段式的报文恢复机制,在保证报文在段与段之间的可靠传输的同时,有效降低了跳到跳报文恢复方式带来的延迟和资源浪费。kHSRP采用能量自适应的路径选择策略,能够平衡网络负载,延长网络生命周期。本文通过理论模型分析,以及GloMoSim平台上实验验证,表明了kHSRP协议在事件驱动型应用中相比于其他传输方式在报文传输可靠性、传输延迟等方面具有更好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 研究背景
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络简介
• 1.1.2 传感器网络的体系结构
• 1.1.3 无线传感器网络应用模式分析
• 1.1.4 无线传感器网络路由协议概述
• 1.2 事件驱动型应用中的可靠路由协议设计
• 1.3 课题主要研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 相关工作分析
• 2.1 无线传感器网络中的路由协议
• 2.1.1 无线传感器网络路由协议特点
• 2.1.2 无线传感器网络路由协议分类
• 2.1.3 无线传感器网络路由协议设计目标
• 2.1.4 无线传感器网络路由协议研究现状
• 2.2 典型的可靠路由协议分析
• 2.2.1 ReInForm 路由协议
• 2.2.2 SPEED 路由协议
• 2.2.3 SAR 路由协议
• 2.2.4 PSFQ 路由协议和RMST 路由协议
• 2.2.5 ESRT 和CODE 路由协议
• 2.2.6 PEQ 和HPEQ 路由协议
• 2.3 小结
• 第三章 分段式数据传输研究
• 3.1 数据传输方法
• 3.1.1 端到端（End-by-End）
• 3.1.2 跳到跳（Hop-by-Hop）
• 3.2 分段式的数据传输
• 3.2.1 报文传输
• 3.2.2 报文恢复
• 3.2.3 路由重发现及更新
• 3.2.4 理论模型分析
• 3.3 小结
• 第四章 事件驱动型可靠路由协议kHSRP
• 4.1 kHSRP 协议相关概念
• 4.1.1 事件的判断与数据流向
• 4.1.2 可靠性定义
• 4.2 kHSRP 协议中节点功能和协议基本参数
• 4.3 kHSRP 协议工作过程
• 4.3.1 初始配置阶段
• 4.3.2 路由发现
• 4.3.3 事件传输过程
• 4.3.4 分段式的报文恢复
• 4.3.5 路径重发现与更新
• 4.3.6 能量自适应的路径选择
• 4.4 小结
• 第五章 kHSRP 协议性能分析与评测
• 5.1 理论模型分析
• 5.2 性能模拟及分析
• 5.2.1 GloMoSim 模拟工具简介
• 5.2.2 模拟场景
• 5.2.3 模拟结果分析
• 5.3 小结
• 第六章 工作总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果