基于CTP的气象观测系统路由协议研究

发布时间：2021-11-04 09:06

　　随着全球气候变暖,极端天气事件越来越多,基于传统自动气象站的气象观测体系已不能完全满足社会发展的需求。本文提出将无线传感器网络应用于气象观测系统,从而实现对自动气象站的补充和拓展。在以无线传感器网络为基础的气象观测系统中,网络路由协议的设计是核心。本文通过对汇聚树协议原理的分析和研究,提出了网络阻塞监测和阻塞控制策略以及基于信息隐藏的安全路由策略,从而设计完成了符合气象观测系统需求的路由协议。本文的主要研究内容和结果如下：（1）通过对国内外关于无线传感器方面的研究进行分析和汇总,总结传感器网络的优缺点,提出将无线传感器应用于气象观测系统中,从而实现对当前的自动气象站的补充和拓展。（2）从多方面对无线传感器网络路由协议研究,分析各种路由协议的优缺点。重点研究汇聚树协议的性能,最终选择汇聚树协议作为气象观测系统的网络路由协议。（3）分析气象观测系统中存在的网络阻塞现象,提出网络阻塞监测和阻塞控制策略,有效解决网络阻塞问题,保证了气象传感器网络的稳定性。（4）提出基于信息隐藏的虚假身份攻击检测方案,该方案能够高效地发现网络中虚假身份的恶意节点,同时不会影响网络中的数据包的传输和使用。 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

】气象观测系统中的阻塞现象

基站收集所有气象传感器节点采集的数据，并存储在PC端的数据库上，每种情况都是运行三个小时。图3.7列出了运行不同路由协议系统收集到的数据包的个数，从图中可以看出，运行CTP协议和ECODA协议的系统收集到的数据包的个数相近，分别为19967和20003，而运行ECTP协议的气象观测系统收集的数据包的个数达到了 20244，比其他两个多了 200多个数据包。通过对实验结果的分析和研究，我们认为这与路由协议处理阻塞方法的不同有很大的关系。在CTP路由协议中，出现阻塞情况的时候，阻塞节点会规避其全部的子节点

数据包的时候，都将当前节点的父节点记录下来，并在基站做统计分析，将节点被选作为父节点的次数作为一个重要参数。图3.8显示了在不同路由协议下，每个气象传感器节点被选择父节点的次数。考虑到节点有限的传输能力，如果节点被选为父节点的次数越多，那么就越有可能成为阻塞节点。在CTP协议中，8号节点多次被选择为父节点，在这种情况下，8号节点很有可能产生阻塞，进而导致气象观测系统的网络动荡。在ECODA算法中，各个气象传感器节点被选择为父节点的次数比较均衡，这是因为ECODA算法中会监测传感器节点缓冲队列的占用率。如果占用率过高的话

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线传感网的土壤水分实时监测系统的设计[J]. 郭万春,陈桂芬,宫鹤,刘洪岩.  安徽农业科学. 2012(22)
[2]基于无线传感器网络的气象数据观测系统的设计[J]. 刘荣,周杰,杜景林.  安徽农业科学. 2012(08)
[3]CTP协议的原理及性能测试[J]. 李晨,施伟斌.  装备制造技术. 2012(02)
[4]基于TinyOS 2.1无线传感网的能量监测模型设计与实现[J]. 徐智勇,袁凌云,夏幼明,谭志刚.  传感器与微系统. 2011(04)
[5]无线传感器网络数据汇聚协议CTP的仿真与研究[J]. 陈健,杨志义,王敏.  现代电子技术. 2011(06)
[6]无线传感器网络在气象领域的应用与研究[J]. 崔炳俭,董卫红,黄跃青,崔灿,明亮.  环境科学与技术. 2010(S1)
[7]基于LQI量度的无线链路质量评估模型[J]. 朱剑,赵海,张希元,徐久强.  东北大学学报(自然科学版). 2008(09)
[8]无线传感器网络路由协议研究现状与趋势[J]. 彭静,刘光祜,谢世欢.  计算机应用研究. 2007(02)
[9]无线传感器网络研究进展[J]. 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽.  计算机研究与发展. 2005(01)
[10]无线传感器网络研究综述[J]. 陈丹,郑增威,李际军.  计算机测量与控制. 2004(08)



本文编号：3475428