WMSN地理位置路由空洞处理研究

论文摘要

无线多媒体传感器网络是在传统无线传感器网络基础上发展起来的具有音频、视频和图像等多媒体信息感知功能的新型网络。在无线多媒体传感器网络各研究分支中，路由协议属于其中的关键技术。然而，在基于地理位置的路由中，由于受到环境等因素的影响，路由空洞现象是不可避免的。缺乏一个有效的空洞处理方式，网络中有些数据可能会丢失，不仅浪费有限的网络资源，而且破坏了网络的连通性及对目标区域的有效覆盖。对于无线多媒体传感器网络这种面向特定应用的任务型网络，更不希望发生这种情况，因为部分监测数据传输失败可能致使整个监测任务的失败。本文针对地理位置路由的空洞问题，提出了一种有效的空洞迂回算法BHRGR。针对无线多媒体传感器网络数据通信量巨大的特点，BHRGR算法通过提前发送探测包获取路由空洞边界节点的位置信息，根据源节点和目的节点的相对位置构造覆盖空洞的虚拟矩形，然后通过动态中间目的节点的设定选择一条最优的绕过空洞路径，以尽可能避免路由通向空洞。通过仿真实验，在节点将数据包传输到目标区域过程中，对BHRGR算法与经典的GPSR和Virtual Circle算法在平均跳数性能、平均成功传包率及能量消耗这3个重要性能参数上的差异进行比较和分析。实验结果表明，BHRGR算法能有效地减少路由平均跳数和节点能量消耗，提高成功传包率，避免在空洞边界发生数据拥塞现象和导致空洞区域扩大的问题。从整个网络的能量开销来看，BHRGR算法起到了有效地平衡作用，并延长了整个网络的生存时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 WMSN 介绍
• 1.1.2 WMSN 的体系结构及特点
• 1.1.3 课题研究意义
• 1.2 本课题的国内外研究现状及分析
• 1.3 本文所做的主要工作及创新点
• 1.4 本文的组织与结构安排
• 第二章 WMSN 中基于位置的路由及空洞处理研究
• 2.1 引言
• 2.2 地理位置路由的可行性和优越性
• 2.3 地理位置路由中常见问题及处理方法
• 2.4 地理位置路由空洞处理分类
• 2.4.1 基于泛洪的路由空洞处理
• 2.4.2 基于平面图的路由空洞处理
• 2.4.3 基于代价的路由空洞处理
• 2.4.4 启发式路由空洞处理
• 2.4.5 混合型路由空洞处理
• 2.5 地理位置路由算法的评价与挑战
• 2.5.1 地理位置路由算法的评价标准
• 2.5.2 地理位置路由算法的挑战
• 2.6 小结
• 第三章 基于虚拟矩形的地理路由空洞迂回算法
• 3.1 引言
• 3.2 算法的条件和要求
• 3.2.1 前提条件和规定
• 3.2.2 发送 HELLO 报文
• 3.3 空洞迂回算法 BHRGR 描述
• 3.3.1 边界节点检测
• 3.3.2 空洞边界创建阶段
• 3.3.3 发送探测包
• 3.3.4 选取中间目的节点
• 3.3.5 空洞迂回路径建立
• 3.4 算法绕洞路径比较
• 3.5 小结
• 第四章 仿真实验及结果分析
• 4.1 仿真环境和参数
• 4.1.1 仿真环境
• 4.1.2 仿真参数配置
• 4.2 在 NS-2 上添加 BHRGR 算法模块
• 4.2.1 BHRGR 模块基础
• 4.2.2 BHRGR 模块实现
• 4.3 仿真结果和分析
• 4.3.1 平均跳数性能改善
• 4.3.2 平均成功传包率
• 4.3.3 平均能量消耗
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 进一步的工作及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读硕士学位期间发表论文目录）
• 中英文详细摘要