WSNs中基于网络编码的节能可靠路由协议研究

论文摘要

在无线传感器网络的软硬件设计中，节约资源特别是节约能量是设计考虑的重要问题。路由协议作为无线传感器网络核心技术之一，它的性能直接影响整个网络的运行效率。因此，设计节能的无线传感器网络路由协议一直是研究的热点。2000年，一种融合编码和路由的信息交换技术——网络编码的提出为路由协议设计打开了新的思路。使用网络编码可以提高传输率、增加鲁棒性、节约能量。本文通过应用网络编码，设计出节能可靠的无线传感器网络路由协议。本文首先对传统无线传感器网络路由协议和融入网络编码的无线路由协议进行了分析研究。其次，对网络编码与无线传感器网络路由协议融合后中产生的一系列问题提出了自己的见解和解决方法，这些方法都是围绕节能这一要求而设计的。接着，提出并实现了一种基于网络编码的节能可靠路由协议，协议包含了多种节约能量、增加可靠性的机制，如管道建立、Credit算法、可靠重发机制等。最后，在Tossim上对协议进行了仿真，在收包率、能耗、时延、能量均衡性等多个指标上与其它协议进行了比较，结果表明协议有很好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 论文的内容安排
• 第二章 相关技术介绍
• 2.1 无线传感器网络介绍
• 2.1.1 无线传感器网络概述
• 2.1.2 无线传感器网络特点
• 2.1.3 无线传感器网络应用
• 2.1.4 无线传感器网络协议结构
• 2.1.5 无线传感器网络节能技术
• 2.2 网络编码介绍
• 2.2.1 最小割最大流理论
• 2.2.2 网络编码的基本思想
• 2.2.3 有限域的构造与运算
• 2.2.4 网络编码在无线网络中的应用
• 2.3 本章小结
• 第三章 无线传感器网络路由协议相关研究
• 3.1 无线传感器网络路由协议特点及分类
• 3.2 无型的路由协议及性能分析
• 3.2.1 洪泛协议
• 3.2.2 闲聊协议
• 3.2.3 能量感知路由协议
• 3.2.4 定向扩散协议
• 3.2.5 谣传路由协议
• 3.2.6 LEACH协议
• 3.2.7 GPSR协议
• 3.3 路由协议的设计要求
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于网络编码的节能可靠路由协议EENC设计
• 4.1 设计EENC协议的相关实验与研究
• 4.1.1 链路质量的评估
• 4.1.2 测试链路质量的实验
• 4.1.3 LQI与PRR的转换
• 4.2 融入网络编码的启发和难点
• 4.2.1 融入网络编码的启发
• 4.2.2 融入网络编码的难点
• 4.3 协议的设计思路
• 4.3.1 减少发送次数的机制
• 4.3.2 可靠重发机制
• 4.3.3 网络编解码的过程
• 4.4 协议详细设计
• 4.4.1 协议步骤
• 4.4.2 基本路由信息建立过程
• 4.4.3 管道建立过程
• 4.4.4 发送次数的计算过程及Credit算法
• 4.4.5 数据发送过程
• 4.4.6 可靠重发过程
• 4.5 本章小结
• 第五章 EENC协议的实现、仿真及性能评价
• 5.1 实验平台介绍
• 5.1.1 TinyOS介绍
• 5.1.2 nesC语言介绍
• 5.1.3 Tossim介绍
• 5.2 协议实现
• 5.3 协议仿真及性能评价
• 5.3.1 实验环境
• 5.3.2 收包率的比较
• 5.3.3 总发包数的比较
• 5.3.4 管道建立的开销
• 5.3.5 时延的比较
• 5.3.6 能量均衡情况
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献