无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是一种新型的融合传感器、计算机、通信等多学科的信息获取和处理技术的网络,其在工业和军事领域具有广泛的应用前景。目前对于WSNs的研究主要局限于同构WSNs领域,与同构WSNs不同,异构传感器网络中的传感器节点拥有不同的资源配置,如计算能力、通信能力、存储能力、电源能量等,更能满足实际应用场景对WSNs的需求,因此设计合理的基于异构传感器网络的路由协议成为异构传感器网络领域的主要研究问题之一。
本论文依托于国家重大科技专项“基于IPv6的无线传感器网的网络协议研发及验证”,设计并实现了一种基于异构无线传感器网络的混合路由协议。
论文首先介绍了异构WSNs概念,体系结构及其关键技术,深入研究了两种典型WSNs路由协议：低功耗有损网络路由协议(Routing Protocol for Low power and lossy networks, RPL)和Batman-adv路由协议(Better Approach to Mobile Ad-hoc Networking)。在此基础上,结合WSNs特点和应用需求,提出了基于两种类型节点组成的异构无线传感器网络的混合路由协议。混合路由协议工作在链路层和网络层,子网内通信采用一种基于RPL的改进路由方式,子网间通信采用改进的BATMAN-ADV链路层路由协议,并将数据处理功能集中在网络中功能较强的节点上,设计了网络的负载均衡和路由修复机制,以提高网络的传输效率和生存时间。本文详细描述了该混合路由协议的主要设计思想、协议关键机制的方案设计和功能模块实现,以及其中涉及的数据报文格式和相关信息表项的设计。
随后,在实验室WSNs平台上搭建了验证系统,对本文设计的混合路由协议进行了功能的验证分析。结果表明,本论文所提出的混合路由协议能够很好地利用节点的异构特性,增加网络的连通性和覆盖范围,通过负载均衡机制能有效地均衡网络负载,提高网络的整体吞吐量,进一步延长了网络的生命周期。路由修复机制能够在节点失效时,及时修复出现故障的路由,保证了网络的正常通信。最后,总结了本文的工作,并指出了下一步的研究方向。
提出使用异构无线传感器网络提高网络稳定通信期的路由协议改进策略。该策略采用链状路由算法的分簇策略既延长了无线传感器在异构环境下的生存周期,也延长了传感器网络稳定期。仿真结果显示相对于分层路由协议LEACH(Low Energy Adaptiv...
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提出使用异构无线传感器网络提高网络稳定通信期的路由协议改进策略。该策略采用链状路由算法的分簇策略既延长了无线传感器在异构环境下的生存周期,也延长了传感器网络稳定期。仿真结果显示相对于分层路由协议LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)和SEP(Stable Energy Protocol)来说,该改进策略在延长网络生存期及稳定期方面表现较好。同时,从仿真结果也可以看出较长的稳定期依赖于异构网络中高级节点的设置,部份传感器节点需要拥有更多的额外能量。
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