基于6LoWPAN的高能效无线传感器网络路由协议研究
本文关键词：基于6LoWPAN的高能效无线传感器网络路由协议研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：随着物联网的不断兴起,作为物联网的代表,无线传感网技术也在飞快地发展着。为了更好地体现物联网的概念,人们提出了将无线传感器节点连入Internet网,因此无线嵌入式网络应运而生。但是由于要使每一个电子设备都连接至网络,这样数量庞大的电子设备或者无线传感器节点要接入互联网需要大量的IP地址提供地址空间上的保障。由于IPv4地址先天性的不足,可以供使用的IP地址十分紧缺,IPv4协议必然不能满足全面实现物联网的的需要。因此,IPv6技术替代IPv4技术已是互联网以及物联网发展的必然趋势。正是基于以上环境和相应的技术背景,IPv6技术与无线传感器网络相结合的技术6LoWPAN应运而生。但是基于6LoWPAN的无线传感器网络仍然面临着许多问题,能耗问题便是其中之一也是十分重要的一个亟待解决的问题。因此,本文在总结了传统ZigBee网络中的能耗控制技术基础上,充分研究并分析基于6LoWPAN的无线传感器网络所采用的RPL路由协议原理,分析RPL路由协议的控制消息格式及其所承载的网络信息,研究RPL路由协议节点的路径选择机制和DODAG网络的构建过程。针对现有的RPL路由协议在能耗控制方面的不足问题,从两方面入手进行改进。一方面,研究RPL路由协议构建DODAG网络使用的Rank值算法以及所采用的目标函数和度量值。对现有度量值的能耗不均衡问题,提出了一种改进的高能效度量值ENE。另一方面,本文分析现有RPL消息控制算法Trickle,对其进行改进,使其具有收敛速度快、抗抖动性强、能量损耗低等优点。最后,本文通过搭建原型系统并配以仿真工具的双重验证方法,对所提出的改进RPL路由协议进行充分的仿真模拟和实物验证,并综合评价改进后的RPL路由协议在能耗控制方面的性能。
【关键词】：无线传感器网络 低功耗有损网络路由协议 高能效 目标函数 度量
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 专用术语注释表8-10
- 第一章 绪论10-16
- 1.1 研究背景及意义10-14
- 1.1.1 物联网及无线传感网概述10-11
- 1.1.2 无线传感器网络与IPv6的结合11-12
- 1.1.3 课题的研究意义12-13
- 1.1.4 研究背景13-14
- 1.2 课题来源14
- 1.3 研究内容和目标14-15
- 1.3.1 研究内容14
- 1.3.2 研究目标14-15
- 1.4 本文结构15-16
- 第二章 基于6LoWPAN的RPL路由协议研究16-27
- 2.1 RPL概述16-17
- 2.2 RPL控制消息17-23
- 2.2.1 DIS消息18-19
- 2.2.2 DIO消息19-21
- 2.2.3 DAO消息21-22
- 2.2.4 DAO应答消息22-23
- 2.3 DODAG的建立过程23-26
- 2.3.1 DODAG的向下建立过程23-24
- 2.3.2 DODAG的向上建立过程24-26
- 2.4 本章小结26-27
- 第三章 基于高能效的改进RPL路由协议27-44
- 3.1 DODAG与Rank值27-31
- 3.1.1 Rank值的作用27-28
- 3.1.2 Rank值的计算方法28-29
- 3.1.3 基于Rank值的网络位置更新29-31
- 3.2 基于最小跳数的度量值31-32
- 3.3 基于单信道链路质量路由衡量标准ETX的度量32-34
- 3.4 基于改进ETX的高能效度量ENE34-37
- 3.5 Trickle算法37-43
- 3.5.1 Trickle算法概述37
- 3.5.2 Trickle算法具体实施37-40
- 3.5.3 现有Trickle算法的不足40-41
- 3.5.4 Trickle算法的改进41-43
- 3.6 本章小结43-44
- 第四章 实验验证与仿真44-57
- 4.1 Contiki平台概述44-47
- 4.1.1 Contiki操作系统概述44-45
- 4.1.2 Contiki操作系统特点45-46
- 4.1.3 基于Contiki操作系统的Cooja仿真工具46-47
- 4.2 原型系统硬件配置47-49
- 4.3 基于最小跳数的RPL路由协议验证49-53
- 4.3.1 原型系统实验验证49-51
- 4.3.2 Cooja下的仿真51-53
- 4.4 基于ENE度量的改进RPL路由协议53-55
- 4.4.1 原型系统实验验证53-54
- 4.4.2 Cooja下的仿真54-55
- 4.5 基于ENE和改进Trickle算法的RPL路由协议验证55-56
- 4.6 本章小结56-57
- 第五章 总结与展望57-59
- 5.1 论文总结57-58
- 5.2 论文展望58-59
- 参考文献59-62
- 附录1 攻读硕士学位期间申请的专利62-63
- 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目63-64
- 致谢64
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 纪红;无线传感器网络:未来新的高技术产业[J];当代通信;2004年21期
2 李志刚,周兴社;传感器网络[J];计算机应用研究;2004年12期
3 臧丽娜;许明;赵晶;;无线传感器网络的研究与应用[J];商场现代化;2006年27期
4 胡晓荷;;将安全从鸵鸟做到麻雀——北京理工大学胡昌振教授谈无线传感器网络安全[J];信息安全与通信保密;2006年10期
5 刘月阳;李娜娜;纪红;乐光新;;无线传感器网络中基于能量的成簇协议[J];无线电工程;2006年10期
6 马碧春;;无线传感器网络在医疗行业的应用展望[J];中国医院管理;2006年10期
7 戴宁江;邱慧敏;;无线传感器网络的安全问题及对策[J];中国无线电;2006年10期
8 姜华;袁晓兵;付耀先;刘海涛;;无线传感器网络中信道仿真模型的研究[J];计算机仿真;2006年11期
9 邱建林;陆桑璐;陈道蓄;;一种无线传感器网络的多优先级数据聚集协议[J];小型微型计算机系统;2006年11期
10 陆克中;黄刘生;万颍渝;徐宏力;;无线传感器网络中传感器节点的布置[J];小型微型计算机系统;2006年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐云龙;;无线传感器网络系统实验分析[A];工程设计与计算机技术：第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2010年
2 杜景林;陈力军;谢立;;无线传感器网络与互联网集成体系结构[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2008年
3 刘昊;;面向电子智能服装的人体无线传感器网络构建[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年
4 李华;李文秀;;无线传感器网络技术在养殖业污染防治上的应用前景[A];全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集[C];2008年
5 李洁;任海风;;K重覆盖无线传感器网络优化[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年
6 余e
本文编号：399586
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/399586.html
