基于Contiki操作系统的RPL路由协议能耗均衡的研究

发布时间：2017-08-16 14:15

  本文关键词：基于Contiki操作系统的RPL路由协议能耗均衡的研究

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【摘要】：无线传感器网络是由众多散布在工作区的节点构成的无线通信网络,网络中的这些节点通常具有成本低、功耗小和结构简单的特点,并且这些节点基本由电池供电,由于工作环境的特殊性,电池—旦用完,更换电池的可能性不大。因此,在更好地完成监测任务的同时,研究者在降低节点能耗和延长网络生命周期方面付出了很大努力,这也是无线传感器网路的一个重要课题。本文就以下几个方面进行了学习和研究： (1)首先,研究了无线传感器网络的背景和意义,并对低功耗有损网络路由协议(RPL路由协议)进行了学习研究,了解组网的控制消息以及组网过程,用实验室现有硬件进行实验验证,通过抓包软件分析控制消息模块。(2)其次,分析已存在的RPL路由协议在能量方面的问题,提出降低节点能耗的方法,然后在目标函数OFO进行改进。(3)最后,使用近期非常热门的Contiki操作系统和Cooja仿真软件作为我们的实验平台,对在能量方面的改进进行验证。通过对路由协议能量方面的改进,并通过实验与原来的路由协议相比,结果表明,本文提出的通过节点转发数据时路径的切换来降低能量消耗,这种方法是可行的。节点能耗的均衡以及特殊节点能耗的降低,有效的避免了网络“空洞”,使网络的生命周期延长,达到预期效果。
【关键词】：无线传感器网络 RPL路由协议 能量均衡 Contiki操作系统
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究意义9
• 1.3 论文主要内容及结构安排9-11
• 1.3.1 论文主要研究内容9-10
• 1.3.2 论文的结构安排10-11
• 第二章 低功耗有损网络RPL路由协议11-30
• 2.1 RPL路由协议产生的必要性11
• 2.2 RPL路由协议概述11-18
• 2.2.1 RPL路由协议的拓扑结构12-14
• 2.2.2 RPL路由协议控制消息14-18
• 2.3 RPL路由的构建过程18-21
• 2.3.1 DODAG拓扑构建和向上路由18-19
• 2.3.2 向下路由的建立19-21
• 2.4 RPL路由的安全机制21-23
• 2.4.1 环路避免和检测21
• 2.4.2 全局修复和局部修复21-22
• 2.4.3 定时器管理(Trickle Algorithm)22-23
• 2.5 RPL路由协议的硬件实现分析23-29
• 2.5.1 硬件平台的搭建与测试23-24
• 2.5.2 控制消息的分析24-26
• 2.5.3 控制消息DIO的流程图26-29
• 2.6 小结29-30
• 第三章 RPL路由协议的能耗均衡30-39
• 3.1 无线传感器网络能耗问题概述30-31
• 3.1.1 无线传感器节点的能耗30
• 3.1.2 无线传感器网络的整体能耗30-31
• 3.2 RPL路由协议存在的具体问题31-37
• 3.2.1 目标函数OFO中能量问题分析31-32
• 3.2.2 基于目标函数OFO的能量算法改进32-34
• 3.2.3 能量的获取、转换和传递34-35
• 3.2.4 优化之后的RPL路由及代码实现35-37
• 3.3 小结37-39
• 第四章 基于能量均衡的RPL路由协议的仿真验证39-49
• 4.1 仿真环境39-42
• 4.1.1 Contiki操作系统的介绍39-40
• 4.1.2 Contiki操作系统的特点40-41
• 4.1.3 Cooja仿真器41-42
• 4.2 Cooja仿真器下RPL路由协议组网42-43
• 4.3 改进协议的仿真与分析43-48
• 4.3.1 四个节点的仿真43-46
• 4.3.2 多个节点的仿真分析46-48
• 4.3.3 网络生命周期48
• 4.4 小结48-49
• 第五章 结论与展望49-50
• 5.1 主要结论49
• 5.2 研究展望49-50
• 参考文献50-53
• 在学期间研究成果53-54
• 致谢54

【参考文献】

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1 陈雄;杜以书;唐国新;;无线传感器网络的研究现状及发展趋势[J];系统仿真技术;2005年02期

2 朱琳;高德云;罗洪斌;;无线传感器网络的RPL路由协议研究[J];计算机技术与发展;2012年08期

3 李树军;;基于6LoWPAN的RPL路由协议研究[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2013年08期

4 郑霁;祝培军;;无线传感器网络的能量有效性研究[J];浙江冶金;2010年03期

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1 王s，

本文编号：683732