无线传感器网络路由算法及安全性的研究

发布时间：2017-10-28 03:02

  本文关键词：无线传感器网络路由算法及安全性的研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 路由算法 移动汇聚节点 安全路由

【摘要】：无线通信、传感器以及嵌入式等相关技术的快速发展,极大地促进了无线传感器网络的发展。目前,无线传感器网络已经得到广泛的应用,其运用轨迹遍及军事、自然环境监测、农业监控、智慧医疗、智能交通、智慧家居、安全生产监控等各个领域。无线传感器网络正在逐步地改变人们的生产和生活方式,为人类社会的发展与进步做出了重要的贡献。无线传感器网络路由协议作为无线传感器网络协议栈的重要组成部分,主要负责将网络中的节点感知的数据沿着最佳的路径传输到目的节点,它是网络进行数据传输与收集的基础。但是,在无线传感器网络中,节点资源,包括能量、存储和计算能力等,是有限的。因此,设计高效性能的路由协议是非常有必要的。本文对无线传感器网络路由协议和算法进行了深入的研究。针对λ-flooding算法仅适用于一个移动汇聚节点的情况,在λ-flooding算法的基础上,对λ-flooding算法进行改进,设计了一种可用于具有多个移动汇聚节点的无线传感器网络路由算法ERouA。将整个网络分成多个数据收集域,每个数据收集域对应一个汇聚节点。在每个数据收集域中,当移动汇聚节点移动与当前的虚拟汇聚节点之间不能通信时,选择一个新的虚拟汇聚节点。如果新的虚拟汇聚节点属于这个数据收集域,那就进行局部的路由更新,减少控制包的数量,降低网络的能耗;否则,这个移动汇聚节点就重构它的数据收集域。在ERouA算法中,采用了由虚拟汇聚节点和辅助虚拟汇聚节点组成的虚拟汇聚节点链机制,降低了路由更新的频率,进一步减少网络的能耗。仿真表明,与AVRP协议和VGDD协议相比,所设计的ERouA算法具有更好的效果。另外,本文通过分析无线传感器网络中的路由安全问题,设计了一种基于信任的可靠的无线传感器网络安全路由算法RTSR。在RTSR算法中,考虑了节点的信任值与ETX值两个指标。通过将这个两个指标进行加权组合,形成一个组合路由指标。在进行路由选择时,使用组合路由指标,不但可以避开恶意节点,同时也可以选择一条链路质量较高的路径。仿真结果表明,与CTP协议和TSR协议相比,RTSR算法能够取得很好的效果。
【关键词】：无线传感器网络 路由算法 移动汇聚节点 安全路由
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景与意义14-15
• 1.2 无线传感器网络的发展历程与研究进展15-17
• 1.2.1 无线传感器网络的发展历程15-16
• 1.2.2 研究进展16-17
• 1.3 本文主要研究工作及组织结构17-20
• 第二章 无线传感器网络20-34
• 2.1 无线传感器网络概述20-25
• 2.1.1 无线传感器网络体系结构20
• 2.1.2 传感器节点结构20-22
• 2.1.3 无线传感器网络的特征22-23
• 2.1.4 无线传感器网络的协议栈23-24
• 2.1.5 无线传感器网络的应用24-25
• 2.2 无线传感器网络的路由协议25-28
• 2.2.1 无线传感器网络路由协议的特点25-26
• 2.2.2 无线传感器网络路由协议的性能指标26-27
• 2.2.3 无线传感器网络路由协议的分类27-28
• 2.3 无线传感器网络经典路由协议的介绍28-33
• 2.3.1 平面路由经典协议28-30
• 2.3.2 层次路由经典协议30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 基于虚拟汇聚节点的移动传感器网络路由算法34-50
• 3.1 引言34-35
• 3.2 λ-flooding算法与相关假设35-36
• 3.2.1 λ-flooding算法的简介35-36
• 3.2.2 相关假设36
• 3.3 ERouA算法的设计目标与概述36-38
• 3.3.1 ERouA算法设计的目标36
• 3.3.2 ERouA算法的概述36-38
• 3.4 ERouA算法的设计38-43
• 3.4.1 数据收集树和数据收集域的初始化38-39
• 3.4.2 虚拟汇聚节点的选择与维护39-41
• 3.4.3 路由更新41-43
• 3.4.4 数据传输43
• 3.5 仿真与评价43-48
• 3.5.1 仿真设置43
• 3.5.2 评价指标43-44
• 3.5.3 仿真结果44-46
• 3.5.4 算法参数 l 和L的影响46-48
• 3.5.5 仿真结果分析48
• 3.6 本章小结48-50
• 第四章 基于信任的无线传感器网络安全路由算法50-62
• 4.1 引言50-51
• 4.2 网络模型与问题陈述51-52
• 4.2.1 网络模型51
• 4.2.2 问题陈述51-52
• 4.3 RTSR算法的设计52-57
• 4.3.1 ETX的计算52-53
• 4.3.2 节点信任值的计算53-55
• 4.3.3 组合路由指标的合成55-56
• 4.3.4 路由设置56-57
• 4.4 仿真与评价57-61
• 4.4.1 仿真设置57
• 4.4.2 评价指标57-58
• 4.4.3 仿真结果与分析58-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-72
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果72

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本文编号：1106345