RPL路由协议研究与优化

发布时间：2017-08-30 22:01

  本文关键词：RPL路由协议研究与优化

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【摘要】：物联网随信息技术进步发展迅速,融入社会各方面,悄然改变着人们的日常生活。IEEE 802.15.4标准出现、6LoWPAN工作组的成立,使无线嵌入式网络成为可能,促进了物联网的发展。WSN网络作为物联网的重要组成,由于特殊性想顺利接入传统网络,路由协议需要被重新设计以满足要求。RPL是专为LLNs设计的距离矢量协议,工作在添加的适配层。RPL路由协议Rank值的计算主要依据节点跳数、路由代价比较单一、目标函数没有明确定义、最优父节点的选择过于简单、节点只保存单个可用路径。最小化节点的能量消耗,是许多协议的改进关键,但仅考虑最小化能量消耗会造成某些节点能量的过早消耗。通过分析RPL标准,设计改进的IRPL(Improved RPL)协议。提出了网络生命周期指标改变传统路径选择目标函数,综合考虑链路质量、节点能量、能量消耗速率、吞吐量、数据发送速率计算节点指标,提前找到候选路径瓶颈;综合考虑节点能量和跳数,优化节点Rank值的计算;利用改进的最优父节点选择方法选择下一跳,每次利用改进指标选取更优下一跳,防止出现个别节点过早失效,保证选择消耗较低、负载均衡、延长网络生存时间的路径。利用DODAG结构特点设计多路径方案。通过存储具有相同Rank值、具有良好NLI值的邻居节点信息,改进了本地修复算法,省去了因链路失效发送修复信息产生的资源消耗和时延。实验表明通过分析数据投递率、端到端时延和网络生存时间等因素与典型的基于剩余能量方案和ETX方案的协议进行比较,网络负载更加均衡,提高了网络的生存时间,说明了改进协议的优越性。
【关键词】：RPL 生命周期指标 6LoWPAN 多路径
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN915.04
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 引言8-13
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.2 研究现状9-11
• 1.3 论文研究重点11-12
• 1.4 论文组织结构12-13
• 2 RPL路由协议研究分析13-25
• 2.1 6LoWPAN网络13-17
• 2.1.1 体系结构13-14
• 2.1.2 适配层14-15
• 2.1.3 报文压缩15-17
• 2.2 传感器网络路由介绍17-19
• 2.3 RPL路由协议概述19-20
• 2.4 控制消息说明20-21
• 2.5 RPL路由过程21-24
• 2.5.1 DODAG的构建过程21-22
• 2.5.2 路由过程22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 3 RPL路由协议改进研究25-44
• 3.1 协议改进说明25-28
• 3.2 基于生命周期的RPL路由协议28-37
• 3.2.1 生命周期指标NLI29-34
• 3.2.2 改进节点Rank值的计算34-35
• 3.2.3 在RPL中使用NLI35-36
• 3.2.4 改进的最优父节点选择策略36-37
• 3.3 多路径路由分析37-39
• 3.4 改进的修复算法39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 改进协议的实现和性能分析44-55
• 4.1 环境介绍44-46
• 4.2 判断标准46
• 4.3 模拟实现46-50
• 4.4 性能分析50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 结论55-57
• 5.1 总结55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 个人简历、在校期间发表的学术论文61

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本文编号：761703