由一組具有采集數(shù)據(jù)以及傳輸數(shù)據(jù)等功能的節(jié)點組成的分布式網(wǎng)絡(luò)稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)監(jiān)測、橋梁監(jiān)測、海洋監(jiān)測、太空探索等領(lǐng)域。路由協(xié)議是為了保證節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境頻繁變化的各種場景中均能實現(xiàn)有效的通信,因此,其設(shè)計務(wù)必要符合實際應(yīng)用的特點,包括節(jié)點配置、部署環(huán)境以及用戶需求等。本文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的數(shù)據(jù)傳輸延時較高的問題,提出了一種數(shù)據(jù)傳輸延時優(yōu)化的路由協(xié)議。該協(xié)議由低延時高可靠的路由算法以及延時優(yōu)化策略兩部分內(nèi)容組成。本文的主要內(nèi)容如下:首先,敘述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其路由協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容,包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、特點以及實際應(yīng)用,介紹了路由協(xié)議的特點以及設(shè)計原則,并對當(dāng)前的路由協(xié)議進(jìn)行分類、分析與總結(jié)。其次,提出了低延時高可靠的路由算法。該算法首先根據(jù)數(shù)據(jù)包的傳輸結(jié)果對節(jié)點的信道探測類型進(jìn)行區(qū)分,使用有效探測占比以及數(shù)據(jù)傳輸效率的復(fù)合計算作為度量節(jié)點間鏈路質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn);然后,通過在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)最佳下一跳節(jié)點的鏈路信息,構(gòu)造一棵以Sink節(jié)點為根的數(shù)據(jù)傳輸路徑樹;最后,提出適用于候選路由節(jié)點表的差異更新方式以及適用于路徑樹的局部更新策略。再次,提出了延... 

【文章來源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

權(quán)重系數(shù)取值與平均端到端延時比較圖

第3章低延時高可靠的路由算法31由圖3-7可知，三種協(xié)議的數(shù)據(jù)包在具有相同跳數(shù)的路徑上傳輸?shù)亩说蕉搜訒r曲線差別很小，而LHRA算法則略有優(yōu)勢。當(dāng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包到接收器的距離只有一跳時，數(shù)據(jù)包的端到端延時幾乎相等，這是由于Sink的一跳鄰節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包采用單跳傳輸?shù)姆绞街苯影l(fā)送到Sink節(jié)點，幾乎不存在傳輸路徑的差別。當(dāng)數(shù)據(jù)包傳輸路徑的跳數(shù)逐漸增加時，三種協(xié)議的端到端延時的差別也逐漸增大，此時LHRA的優(yōu)勢逐漸顯露。ComLob采用預(yù)期傳輸計數(shù)以及延時的平均值來衡量節(jié)點間的鏈路質(zhì)量，該值易受極端值的影響，使得路由節(jié)點的選擇存在偏差。同時，由于節(jié)點每次傳輸數(shù)據(jù)時均在路由表中隨機(jī)選擇路由節(jié)點，難以保證選擇的鏈路質(zhì)量最優(yōu)。DEEP沒有考慮到節(jié)點間鏈路質(zhì)量對于傳輸延時的影響。而LHRA使用有效探測占比以及傳輸效率評估路由節(jié)點對數(shù)據(jù)傳輸延時的影響，且每次數(shù)據(jù)傳輸時均選擇鏈路質(zhì)量最優(yōu)的節(jié)點，因此，LHRA網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性更優(yōu)。圖3-7端到端延時對比圖（2）網(wǎng)絡(luò)可靠性在網(wǎng)絡(luò)的運行過程中，若網(wǎng)絡(luò)中因數(shù)據(jù)包碰撞或緩沖區(qū)溢出而導(dǎo)致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包丟失過多，則表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的性能較差，可靠性不高。本節(jié)采用不同網(wǎng)

第3章低延時高可靠的路由算法32絡(luò)節(jié)點密度下節(jié)點的丟包率來評價網(wǎng)絡(luò)的可靠性。節(jié)點的丟包率表示為數(shù)據(jù)包在節(jié)點傳輸?shù)倪^程中丟失的數(shù)量與總的發(fā)送數(shù)量之比。如圖3-8所示為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目不同的條件下，節(jié)點丟包率的變化曲線。由圖3-8可知，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點密度逐漸增加時，LHRA、ComLoB以及DEEP協(xié)議節(jié)點的丟包率上升明顯。這是由于網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了越來越多的數(shù)據(jù)包傳輸沖突，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包因碰撞丟失的情況頻繁發(fā)生；同時，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)目的增加也伴隨著數(shù)據(jù)包產(chǎn)生個數(shù)的增加，易發(fā)生數(shù)據(jù)包隊列溢出情況。但是，LHRA的丟包率均小于ComLoB以及DEEP協(xié)議。ComLoB對鏈路值的更新過程使得有效數(shù)據(jù)包在緩沖隊列中溢出，增加節(jié)點的丟包率。DEEP沒有考慮數(shù)據(jù)包碰撞等情況對于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠绊�。而LHRA對候選路由節(jié)點信息表的更新操作有效地減少了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)探測包的數(shù)量，降低了數(shù)據(jù)包在擁塞鏈路相互碰撞的概率，從而增加了鏈路傳輸?shù)目煽啃浴D3-8節(jié)點丟包率對比圖（3）網(wǎng)絡(luò)能耗性本節(jié)采用網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的平均剩余能量的變化情況來評估網(wǎng)絡(luò)的能耗性。如圖3-9所示，隨著網(wǎng)絡(luò)運作時間的增加，節(jié)點的平均剩余能量也在不斷減少，相比于DEEP以及ComLoB，LHRA的平均節(jié)點剩余能量減少的速度較為平緩。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3260012