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基于查询的无线传感器网络可靠性路由协议设计与实现

作　者: 黄亮
导　师: 邓平
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络基于查询的可靠性路由协议指数加权移动平均估计移动平均估计链路估计链路质量
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

无线传感器网络由于其独特的优点,在军事和许多民用领域具有广泛的应用潜力,得到越来越多的关注,对传感器网络各个方面的研究也成为目前学术界的研究热点。路由协议是无线传感器网络在网络层上的一个关键研究课题。本文着重设计一种以完成对无线传感器网络监测区域的查询任务为目的,充分考虑路由路径链路质量的路由协议—基于查询的可靠性路由协议(QBRRP)。在查阅大量相关文献的基础上,论文首先论述了无线传感器网络的国内外研究现状、无线传感器网络的特点和应用领域、通信协议结构,并按不同应用对路由协议进行分类。在定义了QBRRP协议的报文类型后,按照sink节点与源节点的不同功能,分别进行详细设计。QBRRP协议的核心内容是对于链路质量估计器的选择,以及将跳数与ETX相结合的路由尺度作为路由路径选择的根据,建立层次化的树形网络拓扑结构。通过仿真分析表明,采用指数加权移动平均估计器(EWMA)比移动平均估计器(MA)具有更高的估计精度,更有利于减少网络中的总ETX值,因而增加了网络吞吐量,提高了网络的能效性及可靠性。另外,将跳数与ETX尺度相结合,避免了路由循环,能够快速建立网络拓扑。最后,通过搭建无线传感器网络实验床,完成在实际环境中的实验测试。通过实验测试表明,QBRRP协议能够成功完成对无线传感器网络监测区域的查询任务,有效获取网络中源节点信息,并且当网络中原有路由路径上某些节点失效时,QBRRP协议能够迅速切换路由路径,其具有很高的健壮性及可靠性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题的研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 课题的研究目的和意义  13
  1.4 论文的内容安排  13-15
第2章无线传感器网络概述  15-26
  2.1 无线传感器网络简介  15-16
  2.2 无线传感器网络的特点  16-18
  2.3 无线传感器网络的应用领域  18-20
  2.4 无线传感器网络的通信协议结构  20-24
  2.5 无线传感器网络路由协议的分类  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 QBRRP协议设计与实现  26-47
  3.1 无线传感器网络路由协议  26-29
  3.2 QBRRP协议概述  29-30
  3.3 QBRRP协议报文设计  30-33
    3.3.1 QBRRP协议报文种类  30-33
    3.3.2 QBRRP协议报文格式  33
  3.4 QBRRP协议设计与实现  33-45
    3.4.1 sink节点功能  34-36
    3.4.2 源节点功能  36-45
  3.5 QBRRP协议仿真性能与分析  45-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章 QBRRP协议测试  47-59
  4.1 无线传感器网络实验床  47-52
    4.1.1 无线传感器网络GAINS节点硬件平台  47-48
    4.1.2 无线传感器网络Gkit软件平台  48-51
    4.1.3 无线传感器网络SNAMP分析与管理平台  51-52
  4.2 实验结果分析  52-58
    4.2.1 链路信息  53-55
    4.2.2 设置查询信息  55-56
    4.2.3 路由显示  56-58
    4.2.3 节点传感采集数据显示  58
  4.3 本章小结  58-59
第5章结论与展望  59-61
  5.1 工作总结  59-60
  5.2 进一步的工作和建议  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67

基于查询的无线传感器网络可靠性路由协议设计与实现

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