能量有效的无线传感器网络RPL路由协议研究及多路径优化
发布时间：2019-10-28 11:01
【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种由多个能够感知外部环境信息的无线传感器组成的分布式网络,该网络中的传感器通过无线方式进行通信,构成一个多跳的自组织网络。传感器可以固定不动,也可以随时移动,还可以动态加入或退出网络,网络拓扑会随着传感器的移动而变化。传感器可以通过多跳的方式与网络中的其它传感器进行通信,也可以通过网关与互联网中的设备进行通信。由于WSN的网络环境非常复杂,拓扑结构很不稳定,另外网络中的传感器基本上由电池供电,且计算和存储能力都非常有限,而现有的路由协议已不适合这种网络,因此国际互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force, IETF) 的ROLL (Routing Over Low power and Lossy Networks)工作组提出了针对低功耗有损网络(Low power and Lossy Networks, LLN)的基于IPv6的路由协议—RPL(IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks).单路径RPL路由协议在一定程度上可以满足低数据量、时延不敏感的应用场景,但当数据量较大或节点较多时,容易出现数据包碰撞、丢包率和时延都较高的问题,从而无法满足数据量较大及对时延要求较高的场景。基于该现状,多路径传输就显得非常重要了。本文提出了一种能量有效的多路径RPL路由协议EMP-RPL,该协议一方面能提高网络传输能力、减小时延及丢包率,另一方面也能在提升网络传输能力的情况下尽量均衡网络中节点的能量,同时均衡网络负载,从而提高网络生命周期,提升整个系统的能力。
【图文】：
图２．１邋ＷＳＮ系统结构图逡逑在不同的应用场景中，传感器节点的构成一般并不相同，但一般都由数据采集单元、逡逑数据处理单元、数据传输单元、供电单元等部分组成，如图２．２所示。数据采集单元逡逑所用的传感器的类型要视监测对象而定。数据处理单元所用的处理器通常选用低功耗嵌逡逑入式设备处理器，如单片机、ＡＲＭ系列处理器等。数据传输单元一般选用低功耗、短逡逑距离无线通信模块组成。操作系统一般选用ＴｉｎｙＯＳ、Ｕｃｏｓ－ＩＩ、嵌入式Ｌｉｎｕｘ等系统。逡逑供电单元一般使用电池供电。逡逑传感器逦模数转换一处理器逦程序邋＾邋无线通信模块逡逑数据采集单元逦数据处理单元逦数据传输单元逡逑，邋ｒ逦Ｉ逦广————，逡逑逦供电单元逦逡逑图２．２传感器节点结构图逡逑２．３无线传感器网络协议找逡逑无线传感器网络协议巧分层结构如图２．３所示，主要分五层，，从下向上依次为物理逡逑层、数据链路层、网络层、传输层及应用层。其中物理层主要提供无线信号的调制及解逡逑调等无线收发技术。数据链路层主要提供数据顿封装、\觳狻⒉畲砜刂萍懊教宸梦士劐义现频裙δ堋Ｍ绮阒饕峁┩缧椋ㄈ纾酰桑校┘奥酚尚椋ㄈ纾遥校蹋┑刃榍伞４溴义
本文编号：2553076
【图文】：
图２．１邋ＷＳＮ系统结构图逡逑在不同的应用场景中，传感器节点的构成一般并不相同，但一般都由数据采集单元、逡逑数据处理单元、数据传输单元、供电单元等部分组成，如图２．２所示。数据采集单元逡逑所用的传感器的类型要视监测对象而定。数据处理单元所用的处理器通常选用低功耗嵌逡逑入式设备处理器，如单片机、ＡＲＭ系列处理器等。数据传输单元一般选用低功耗、短逡逑距离无线通信模块组成。操作系统一般选用ＴｉｎｙＯＳ、Ｕｃｏｓ－ＩＩ、嵌入式Ｌｉｎｕｘ等系统。逡逑供电单元一般使用电池供电。逡逑传感器逦模数转换一处理器逦程序邋＾邋无线通信模块逡逑数据采集单元逦数据处理单元逦数据传输单元逡逑，邋ｒ逦Ｉ逦广————，逡逑逦供电单元逦逡逑图２．２传感器节点结构图逡逑２．３无线传感器网络协议找逡逑无线传感器网络协议巧分层结构如图２．３所示，主要分五层，，从下向上依次为物理逡逑层、数据链路层、网络层、传输层及应用层。其中物理层主要提供无线信号的调制及解逡逑调等无线收发技术。数据链路层主要提供数据顿封装、\觳狻⒉畲砜刂萍懊教宸梦士劐义现频裙δ堋Ｍ绮阒饕峁┩缧椋ㄈ纾酰桑校┘奥酚尚椋ㄈ纾遥校蹋┑刃榍伞４溴义
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