无线传感器网络的高效机会路由协议研究

发布时间：2020-10-26 12:45

　　 无线传感器网络是由部署在监控区域内大量的传感器节点组成的无线多跳自组织网络。监测区域内的传感器节点通过相互协作,对目标事件的相关数据能够进行感知、采集、处理、传输和储存,并最终完成目标事件的监测任务。随着科学技术的快速发展,无线传感器网络应用范围越来越广泛,引起了许多国内外的学者对其进行研究。在无线传感器网络通信中,网络层的路由协议决定着数据传输的路径,同时也影响着网络性能。本文针对无线传感器网络机会路由协议中的网络能耗、中继节点选择、地理位置信息等问题进行了深入的研究,分别提出了基于能量有效的机会路由协议(EEORP)和基于地理位置信息的机会路由协议(GIoR)。基于能量有效的机会路由协议主要从网络能耗的角度出发。以传感器节点的剩余能量为考量,提出了平均期望有效度量值、能量剩余比和收包质量三个度量指标。在数据传输的过程中选择出第一中继节点和备用中继节点,实现协作数据转发,提高数据转发的可靠性和及时性;同时为进一步减少网络能耗,协议利用睡眠唤醒调度机制,通过时间调度安排网络节点在空闲时段进行睡眠,节省能量开销。通过仿真的实验结果可以看到,本文提出的能量有效机会路由协议相对于传统的机会路由协议降低了网络能耗,减少了数据传输时延,延长了网络使用寿命。基于地理位置信息的机会路由协议主要考虑网络节点的地理位置信息。通过网络分区和节点的地理位置信息,在传输数据的过程中确定数据转发的路径指导点,并根据路径指导点进一步选择出中继节点进行数据转发;同时也利用睡眠唤醒机制,合理安排网络节点在空闲时段进行睡眠,节省网络能量。模拟仿真实验结果表明,地理位置信息机会路由协议在数据传输过程中,传输路径较短,转发跳数较少,网络能耗较低,在保证数据传输质量的基础上,也改善了网络使用寿命。最后,对本文提出的能量有效机会路由协议和地理位置信息机会路由协议进行了分析对比。在对能量要求较高的网络环境中,能量有效机会路由协议更具优势;而在利用地理信息位置的网络中,地理位置信息机会路由协议具有优势。
【学位单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP212.9;TN929.5
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
    1.4 论文的组织结构
    1.5 本章小结
第2章 无线传感器网络综述
    2.1 无线传感器网络结构
    2.2 无线传感器网络特征
    2.3 本章小结
第3章 机会路由
    3.1 无线传感器网络机会路由
        3.1.1 传统路由
        3.1.2 机会路由
    3.2 典型的机会路由协议分析
        3.2.1 Ex OR协议
        3.2.2 可靠反应式增益路由协议
        3.2.3 异步睡眠唤醒调度机会路由协议
        3.2.4 基于地理位置的无信标机会路由协议
        3.2.5 基于地理位置的能量平衡路由协议
        3.2.6 基于竞争的地理转发策略
        3.2.7 地理感知的机会路由协议
    3.3 本章小结
第4章 无线传感器网络能量有效机会路由协议
    4.1 引言
    4.2 网络模型与EEORP协议
        4.2.1 网络模型
        4.2.2 EEORP协议概述
        4.2.3 度量值计算
        4.2.4 中继节点选择
        4.2.5 时间调度
    4.3 网络能耗
    4.4 模拟仿真
    4.5 本章小结
第5章 无线传感器网络地理信息机会路由协议
    5.1 引言
    5.2 地理信息机会路由协议
        5.2.1 网络设置与分区
        5.2.2 转发区域确定
        5.2.3 中继节点选择
    5.3 睡眠唤醒机制与能耗模型
    5.4 模拟仿真
    5.5 EEORP协议与GIo R协议对比
    5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

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本文编号：2857017