本文關鍵詞：基于地理位置的無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議研究

  更多相關文章： RTS/CTS握手 轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分 CTS沖突 自適應轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域選擇 負載均衡

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)是由大量低成本、低功耗、處理能力低和能源受限的微型傳感器節(jié)點組成的無線多跳自組織網(wǎng)絡,各節(jié)點相互協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息,最終將這些信息發(fā)送到匯聚節(jié)點(Sink)。傳感器的性能以及網(wǎng)絡規(guī)模要求WSN路由協(xié)議不能過于復雜,并且需要具備良好的可擴展性�；诘乩砦恢寐酚蓞f(xié)議因其簡單性與可擴展性而成為WSN中一種廣受歡迎的路由協(xié)議。然而基于地理位置路由協(xié)議也不免有其缺點:時延高、沖突大。在本文中,以降低時延和減少沖突為切入點,我們分別提出了兩個基于地理位置路由協(xié)議,一個是混合式Beaconless基于地理位置路由協(xié)議(HBGR),另一個是基于扇形/基于球頂錐體的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分與自適應轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域選擇路由協(xié)議(FADS)。由于不同應用對端到端時延的要求不同,我們將WSN的數(shù)據(jù)報文分為普通數(shù)據(jù)和時延敏感數(shù)據(jù)。HBGR的目標是降低時延敏感數(shù)據(jù)的端到端時延,同時確保對普通數(shù)據(jù)的影響盡可能小。HBGR主要從以下幾個方面來實現(xiàn)它的目標:1)HBGR通過混合式RTS/CTS(Request-To-Send/Clear-To-Send)握手機制為不同類型的數(shù)據(jù)提供不同的傳輸服務,確保了時延敏感數(shù)據(jù)在獲取信道后可以持續(xù)占有信道,實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)。2)HBGR在信道爭用時為普通數(shù)據(jù)和時延敏感數(shù)據(jù)分配不同的爭用窗口,保證了時延敏感數(shù)據(jù)可以優(yōu)先獲取信道。3)HBGR還提出一種基于距離的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分方案來優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)者(下一跳節(jié)點)選擇,確保越靠近Sink的候選轉(zhuǎn)發(fā)者有更高的概率被選為轉(zhuǎn)發(fā)者。仿真結果表明,在不同的網(wǎng)絡擁塞度下,無論是靜止場景還是移動場景,與GF、OGF和AODV相比,HBGR在報文可達率、端到端時延以及能量消耗方面的表現(xiàn)都可圈可點。為了減少沖突,我們選擇了從CTS沖突入手,分析了CTS沖突存在的原因,并將其定義分類為:同時隙沖突和異時隙沖突。FADS的目標旨在避免異時隙沖突,減少同時隙沖突,并實現(xiàn)網(wǎng)絡流量的動態(tài)負載均衡。FADS主要從以下幾個方面來實現(xiàn)它的目標:1)FADS根據(jù)2D平面和3D空間中轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域的特點,分別提出了基于扇形的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分和基于球頂錐體的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分。保證劃分后的子區(qū)域中任意兩個節(jié)點都可以互相偵聽到對方,從而避免了異時隙沖突。2)FADS在選擇轉(zhuǎn)發(fā)者時,僅在發(fā)送者的某個轉(zhuǎn)發(fā)子區(qū)域(目標子區(qū)域)中查找,減少了實際參與競爭的候選轉(zhuǎn)發(fā)者的數(shù)目,從而降低了同時隙沖突的概率。3)FADS的自適應轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域選擇會根據(jù)各個子區(qū)域的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)情況,動態(tài)調(diào)整各子區(qū)域被選為目標子區(qū)域的概率,實現(xiàn)網(wǎng)絡流量的動態(tài)負載均衡。仿真結果表明,無論是在2D場景還是在3D場景中,相比GF、IGF和OGF這幾個相關協(xié)議,FADS在報文可達率、端到端時延以及能源消耗這幾方面的性能表現(xiàn)都非常優(yōu)秀,尤其是在節(jié)點密度高、網(wǎng)絡擁塞的情況下表現(xiàn)得十分突出。
【關鍵詞】：RTS/CTS握手 轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分 CTS沖突 自適應轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域選擇 負載均衡
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題的背景及意義9
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議概述9-11
• 1.2.1 路由協(xié)議分類9-10
• 1.2.2 基于地理位置路由協(xié)議10-11
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容11-12
• 1.4 論文結構的組織與安排12-15
• 2 混合式Beaconless基于地理位置路由協(xié)議15-35
• 2.1 引言15
• 2.2 相關工作15-17
• 2.2.1 RTS/CTS握手機制15-16
• 2.2.2 退避時間和轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分16-17
• 2.3 HBGR協(xié)議描述17-23
• 2.3.1 混合式RTS/CTS握手機制17-18
• 2.3.2 混合式RTS/CTS握手機制的端到端時延分析18-20
• 2.3.3 信道爭用20
• 2.3.4 獲取信道的概率分析20-22
• 2.3.5 基于距離的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分22-23
• 2.4 仿真實驗結果與分析23-33
• 2.4.1 性能指標23-24
• 2.4.2 仿真實驗參數(shù)與場景24-25
• 2.4.3 靜止場景下的性能25-28
• 2.4.4 移動場景下的性能28-30
• 2.4.5 報文組成比例的影響30-32
• 2.4.6 基于距離的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分的效果32-33
• 2.5 本章小結33-35
• 3 基于扇形/基于球頂錐體的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分與自適應轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域選擇路由協(xié)議35-67
• 3.1 引言35
• 3.2 問題定義與分析35-41
• 3.2.1 CTS沖突35-37
• 3.2.2 CTS沖突概率分析37-40
• 3.2.3 CTS沖突相關解決方法40-41
• 3.3 FADS協(xié)議描述41-52
• 3.3.1 2D平面中基于扇形的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分41-43
• 3.3.2 2D平面中的坐標系轉(zhuǎn)換43-45
• 3.3.3 3D空間中基于球頂錐體的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分45-48
• 3.3.4 3D空間中的坐標系建立與轉(zhuǎn)換48-50
• 3.3.5 自適應轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域選擇50-52
• 3.3.6 偽路由空洞應對方案52
• 3.4 仿真實驗結果與分析52-66
• 3.4.1 性能指標53
• 3.4.2 仿真實驗參數(shù)與場景53-55
• 3.4.3 2D平面下的性能55-59
• 3.4.4 3D空間下的性能59-63
• 3.4.5 基于球頂椎體轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域劃分以及偽路由空洞應對方案的效果63-66
• 3.5 本章小結66-67
• 4 總結與展望67-69
• 4.1 總結67-68
• 4.2 展望68-69
• 致謝69-71
• 參考文獻71-75
• 附錄75
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄75
• B. 作者在攻讀學位期間參加的科研項目及得獎情況75

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1 韓悅;劉增基;姚明e，

本文編號：515919