无线传感器网络能量反馈自适应多径路由算法的研究

论文摘要

近年来,无线传感器网络因其应用前景十分广阔而受到人们的普遍关注,无线传感器网络的路由技术是其中一项重要的关键技术。本文选题来源于国家自然科学基金等课题,具有重要的理论意义及实际意义。本文通过分析无线传感器网络的架构、特点和应用场景,总结出无线传感器网络对路由协议的基本需求。另外,通过分析已有的路由协议,得出多路径路由协议具有更好的稳定性和健壮性,且更能够适应无线传感器网络的结论。在研究和总结了多种已有的多路径路由协议的基础上,通过引入一种最小跳数路由发现机制和基于负反馈的概率转发机制,本文提出了一种基于能量反馈的自适应多路径路由协议（Energy-feedback Based Adaptive Multipath Routing, EFAMP）。该协议针对传统多路径路由协议网络负载平衡性能的不足,采用了在网络数据传输阶段同时使用所有已发现的多条路径的方法,并实时改变路径的使用频率,达到平衡网络负载,提升网络性能的目的。同时,本文在Linux平台下使用NS2模拟器对文中提出的EFAMP协议进行了计算机仿真实现,并与典型的多路径路由协议AOMDV和OLSR协议进行了性能对比。经过对仿真结果的分析,验证了EFAMP协议具有更长的网络生存时间,更高的网络吞吐量,以及相对较平衡的网络负载均衡性能。因此,EFAMP协议更适合无线传感器网络应用场景,可以带来更好的网络性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本文的组织架构
• 第二章 无线传感器网络的基本概念
• 2.1 无线传感器网络的体系结构
• 2.1.1 无线传感器网络结构
• 2.1.2 无线传感器网络节点结构
• 2.1.3 无线传感器网络协议栈
• 2.2 无线传感器网络的关键技术
• 2.2.1 网络拓扑控制
• 2.2.2 网络协议
• 2.2.3 无线通信技术
• 2.3 无线传感器网络的特点
• 2.3.1 大规模网络
• 2.3.2 传感器节点能量受限
• 2.3.3 自组织无中心网络
• 2.3.4 应用相关的网络
• 2.4 无线传感器网络的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 无线传感器网络多路径路由技术分析
• 3.1 无线传感器网络路由协议概述
• 3.2 无线传感器网络多路径路由协议分类
• 3.2.1 主动（预选）多路径路由协议
• 3.2.2 被动（随选）多路径路由协议
• 3.2.3 混合多路径路由协议
• 3.3 典型的多路径路由协议
• 3.3.1 OLSR协议
• 3.3.2 AOMDV协议
• 3.3.3 其他多路径路由协议
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于能量反馈的自适应多路径路由协议
• 4.1 EFAMP协议原理
• 4.1.1 最小跳数多路径路由结构
• 4.1.2 基于负反馈的概率转发机制
• 4.2 最小跳数多路径路由的建立
• 4.3 基于能量反馈的自适应路由协议
• 4.3.1 NFB机制中阈值的确定
• 4.3.2 基于能量反馈的概率转发机制
• 4.4 本章小结
• 第五章 EFAMP路由协议仿真验证及分析
• 5.1 NS2仿真平台
• 5.1.1 NS2仿真工具介绍
• 5.1.2 基于NS2平台的新路由协议实现流程
• 5.1.3 EFAMP路由协议仿真平台设计
• 5.2 EFAMP路由协议仿真场景
• 5.3 仿真结果和分析
• 5.3.1 平均端到端时延
• 5.3.2 平均端到端跳数
• 5.3.3 网络生存时间
• 5.3.4 网络吞吐量
• 5.3.5 网络负载平衡
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间发表的论文
• 作者在攻读硕士期间参与的项目