WSN中节能机会路由协议的研究

论文摘要

路由技术是WSN的关键技术，也是影响其整体性能最重要的因素之一。WSN中的路由协议大多数是将有线网络中的协议移植过来的，其事先确定一条端到端的路径的做法不适合链路状态不稳定的无线传感器网络。机会路由充分利用了无线信道质量时变性及广播特性，有效的提高了无线网络性能，成为无线领域研究的热点之一。因为WSN中电池能量有限且不易更换，所以WSN中设计机会路由时将节约能量和能量高效的应用作为重要的任务。本文对机会路由在节能方面进行了研究。首先，本文在查阅大量相关文献的基础上，介绍了无线传感器网络路由协议研究的背景与意义，并阐述了无线传感器网络中传统路由协议与机会路由协议的研究现状。其次，针对IETX路由度量容易造成网络能量消耗不均的缺点，本文提出了一种基于能量约束的EIETX路由度量。同时针对机会路由中转发候选集选择的问题，将EIETX路由度量用在机会路由下转发候选集的选择中去，从而提出了一种基于EIETX的转发候选集选择策略，这种策略均衡了网络能量消耗，延长了网络生命周期。再次，提出了一种节能的机会路由协议APExOR，其中针对网络中节点统一的发射功率浪费节点能量的缺点，建立转发能效模型，之后利用转发能效模型优化转发候选集和节点发射功率，提出了一种优化转发候选集和自适应调节功率的算法。最后，采用NS2仿真平台对EIETX路由度量与APExOR协议做仿真实验。仿真结果表明， EIETX路由度量指标相对于IETX路由度量指标均衡了网络能量的消耗，同时APExOR协议相对于ExOR协议性能有了提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容及主要工作
• 1.4 论文结构安排
• 第2章 机会路由的相关技术及研究
• 2.1 机会路由
• 2.1.1 机会路由实现的步骤
• 2.1.2 机会路由与传统路由比较
• 2.2 机会路由的分类
• 2.2.1 基于端到端最短路径
• 2.2.2 基于端到端迭代策略
• 2.2.3 基于地理位置策略
• 2.2.4 基于网络编码策略
• 2.3 节能路由机制
• 2.3.1 总能量消耗的最小化
• 2.3.2 网络生存时间的最大化
• 2.3.3 基于路由可靠性的节能策略
• 2.4 无线传感器网络下机会路由面临的挑战
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于 EIETX 的转发候选集的选择
• 3.1 引言
• 3.2 IETX 路由度量标准
• 3.2.1 LQI、RSSI 与包接收率的关系
• 3.2.2 IETX 路由度量
• 3.3 基于 EIETX 的转发候选集选择策略
• 3.3.1 EIETX 路由度量
• 3.3.2 基于 EIETX 的转发候选集选择策略
• 3.4 本章小结
• 第4章 APExOR 协议
• 4.1 引言
• 4.2 功率控制技术
• 4.2.1 网络层上的功率控制
• 4.2.2 链路层上的功率控制
• 4.2.3 跨层功率控制
• 4.3 APExOR 协议
• 4.3.1 APExOR 协议实现的数据结构
• 4.3.2 初始转发候选集选择
• 4.3.3 转发能效模型
• 4.3.4 优化转发候选集和自适应调节发射功率算法描述
• 4.3.5 APExOR 协议中表的更新与维护
• 4.4 本章小结
• 第5章 仿真实验与性能分析
• 5.1 NS2 平台介绍
• 5.1.1 NS2 的原理
• 5.1.2 向 NS2 中添加协议的步骤
• 5.2 性能评价指标
• 5.3 仿真环境设置
• 5.3.1 基于 EIETX 转发候选集选择策略仿真环境设置
• 5.3.2 APExOR 协议实验仿真环境设置
• 5.4 实验结果及分析
• 5.4.1 基于 EIETX 转发候选集选择策略的实验结果及分析
• 5.4.2 APExOR 协议实验仿真结果及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介