WSNs中基于网络编码的节能可靠路由协议研究

【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。 【关键词】：无线传感器网络 路由协议 网络编码 节能 可靠性
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 课题研究的目的和意义9
• 1.4 论文的内容安排9-12
• 第二章 相关技术介绍12-24
• 2.1 无线传感器网络介绍12-18
• 2.1.1 无线传感器网络概述12-13
• 2.1.2 无线传感器网络特点13-14
• 2.1.3 无线传感器网络应用14-15
• 2.1.4 无线传感器网络协议结构15-16
• 2.1.5 无线传感器网络节能技术16-18
• 2.2 网络编码介绍18-23
• 2.2.1 最小割最大流理论18-19
• 2.2.2 网络编码的基本思想19-20
• 2.2.3 有限域的构造与运算20-22
• 2.2.4 网络编码在无线网络中的应用22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 无线传感器网络路由协议相关研究24-30
• 3.1 无线传感器网络路由协议特点及分类24-25
• 3.2 无型的路由协议及性能分析25-28
• 3.2.1 洪泛协议25
• 3.2.2 闲聊协议25
• 3.2.3 能量感知路由协议25-26
• 3.2.4 定向扩散协议26-27
• 3.2.5 谣传路由协议27
• 3.2.6 LEACH协议27-28
• 3.2.7 GPSR协议28
• 3.3 路由协议的设计要求28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 基于网络编码的节能可靠路由协议EENC设计30-48
• 4.1 设计EENC协议的相关实验与研究30-34
• 4.1.1 链路质量的评估30
• 4.1.2 测试链路质量的实验30-33
• 4.1.3 LQI与PRR的转换33-34
• 4.2 融入网络编码的启发和难点34-35
• 4.2.1 融入网络编码的启发34-35
• 4.2.2 融入网络编码的难点35
• 4.3 协议的设计思路35-39
• 4.3.1 减少发送次数的机制35-37
• 4.3.2 可靠重发机制37-38
• 4.3.3 网络编解码的过程38-39
• 4.4 协议详细设计39-46
• 4.4.1 协议步骤39-40
• 4.4.2 基本路由信息建立过程40-42
• 4.4.3 管道建立过程42
• 4.4.4 发送次数的计算过程及Credit算法42-44
• 4.4.5 数据发送过程44-45
• 4.4.6 可靠重发过程45-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 EENC协议的实现、仿真及性能评价48-58
• 5.1 实验平台介绍48-50
• 5.1.1 TinyOS介绍48-49
• 5.1.2 nesC语言介绍49-50
• 5.1.3 Tossim介绍50
• 5.2 协议实现50-53
• 5.3 协议仿真及性能评价53-57
• 5.3.1 实验环境53
• 5.3.2 收包率的比较53-54
• 5.3.3 总发包数的比较54
• 5.3.4 管道建立的开销54-55
• 5.3.5 时延的比较55
• 5.3.6 能量均衡情况55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-67

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