本文關(guān)鍵詞：基于虛擬坐標(biāo)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無(wú)線通信、傳感器技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)等技術(shù)的進(jìn)步,針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用得到了不斷的發(fā)展。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種自組織、低功耗、分布式的無(wú)線多跳通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)通常采用電池供電,能量受限。而且由于應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜,很多外部因素均會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成影響,從而導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心,保證數(shù)據(jù)順利傳輸并提高傳輸過(guò)程中能量的有效性和傳輸?shù)目煽啃允菬o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的重要內(nèi)容之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分,是數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)得以順利傳輸?shù)年P(guān)鍵。用戶不僅關(guān)心數(shù)據(jù)本身所包含的信息,信息的獲得位置也至關(guān)重要。利用節(jié)點(diǎn)的地理位置信息,并以其他節(jié)點(diǎn)的位置信息為路徑選擇的依據(jù),可以簡(jiǎn)化路由設(shè)計(jì),提高路由效率,因此,研究設(shè)計(jì)基于位置信息的路由協(xié)議具有重要的意義。本論文對(duì)路由空洞的形成和避免進(jìn)行了總結(jié)分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)利用虛擬位置信息的路由協(xié)議解決空洞問(wèn)題的方法進(jìn)行了研究,并提出了一系列有效旁路路由空洞的路由協(xié)議。本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新如下：(1)介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點(diǎn)和路由協(xié)議的分類；重點(diǎn)分析了基于虛擬坐標(biāo)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究方法、研究現(xiàn)狀和研究意義。(2)從如何避免出現(xiàn)路由空洞的角度出發(fā),分析了基于位置信息的路由協(xié)議中存在的路由空洞問(wèn)題。在對(duì)路由空洞基本問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,提出了判別網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部是否存在空洞的方法,判別方法分別以網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和邊緣節(jié)點(diǎn)規(guī)模為出發(fā)點(diǎn),可以為實(shí)際應(yīng)用中的節(jié)點(diǎn)部署提供參考,使部署后的網(wǎng)絡(luò)不會(huì)出現(xiàn)路由空洞問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,分析了無(wú)路由空洞的網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)構(gòu)特征,提出了將該結(jié)構(gòu)和虛擬坐標(biāo)相結(jié)合克服路由空洞影響的方法。(3)對(duì)基于位置的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和路由空洞問(wèn)題進(jìn)行了分析。針對(duì)路由空洞問(wèn)題,先后出現(xiàn)了空洞隔離法、洪泛法和邊緣轉(zhuǎn)發(fā)等能夠使數(shù)據(jù)包順利繞過(guò)空洞到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的算法。但能量消耗、控制開(kāi)銷和路徑優(yōu)化問(wèn)題仍有待改進(jìn)。而且由于空洞隔離法等算法并不能保證網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸,這就破壞了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí),利用邊緣轉(zhuǎn)發(fā)等機(jī)制的地理位置算法,路徑往往得不到優(yōu)化,而且邊緣轉(zhuǎn)發(fā)控制包開(kāi)銷較高,不利于網(wǎng)絡(luò)節(jié)能。針對(duì)在處理路由空洞時(shí)具有較高的控制包開(kāi)銷以及傳輸時(shí)延的問(wèn)題,提出了一種基于虛擬坐標(biāo)映射有效旁路路由空洞的無(wú)線路由協(xié)議BVR-VCM。該協(xié)議的基本思想是通過(guò)將空洞邊緣節(jié)點(diǎn)映射成位于能夠覆蓋整個(gè)空洞的一個(gè)虛擬同心圓上的虛擬節(jié)點(diǎn),從而使無(wú)規(guī)則的空洞邊緣節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成有規(guī)則的圓形邊緣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),映射后的有規(guī)則邊緣結(jié)構(gòu)有利于降低平均路由路徑長(zhǎng)度,從而降低傳輸延遲；由于虛擬坐標(biāo)不受目的節(jié)點(diǎn)位置的影響,利用建立的虛擬坐標(biāo)進(jìn)行中繼節(jié)點(diǎn)選取,可以防止貪婪模式路由失敗,達(dá)到有效旁路路由空洞的目的,進(jìn)而可以降低控制包開(kāi)銷。理論分析和仿真結(jié)果均表明,提出的路由協(xié)議在數(shù)據(jù)包傳輸成功率、控制包開(kāi)銷和能量消耗方面有顯著的優(yōu)勢(shì)。(4)在BVR-VCM的基礎(chǔ)上,通過(guò)使用不同的空洞周邊區(qū)域劃分方法和映射算法,提出了兩種基于虛擬坐標(biāo)的路由協(xié)議BVR-VRC和R-GVI。BVR-VRC路由協(xié)議通過(guò)不同的空洞周邊區(qū)域的劃分方法,使路由路徑的選擇過(guò)程得到簡(jiǎn)化,降低了協(xié)議的復(fù)雜度。R-GVI路由協(xié)議則通過(guò)改變虛擬映射算法,使映射后的得到的邊緣虛擬坐標(biāo)更能反映實(shí)際路由空洞的邊緣結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明,網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)間越長(zhǎng),發(fā)送單位數(shù)據(jù)包的平均能量消耗越小。(5)在構(gòu)建邊緣虛擬坐標(biāo)的基礎(chǔ)上,建立了圍繞路由空洞的多級(jí)虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)不同的性能目標(biāo),提出了兩種基于虛擬坐標(biāo)的路由協(xié)議BMVC-E-n和BMVC-P-n。利用多級(jí)虛擬坐標(biāo),可以使數(shù)據(jù)包更早的獲知周邊路由空洞的信息。BMVC-E-n路由協(xié)議以均衡能量為目標(biāo),在選擇中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)優(yōu)先考慮各級(jí)虛擬節(jié)點(diǎn)的能量消耗,利用數(shù)據(jù)包分流措施達(dá)到空洞周邊節(jié)點(diǎn)能量均衡的目的；BMVC-P-n以最短路徑為目標(biāo),通過(guò)使用臨時(shí)目的節(jié)點(diǎn)使數(shù)據(jù)包提前向內(nèi)層虛擬映射圓的邊緣傳輸,達(dá)到傳輸路徑和傳輸延遲的最優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 地理位置路由協(xié)議 路由空洞 虛擬坐標(biāo)映射
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述13-16
• 1.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述16-19
• 1.3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點(diǎn)16-18
• 1.3.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類18-19
• 1.4 基于虛擬坐標(biāo)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4.1 基于地理位置信息的虛擬坐標(biāo)路由協(xié)議19-20
• 1.4.2 基于參考節(jié)點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)路由協(xié)議20-21
• 1.5 本文結(jié)構(gòu)安排21-22
• 第2章 基于位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述22-29
• 2.1 基于位置信息的路由協(xié)議的優(yōu)勢(shì)22-23
• 2.2 地理位置路由的空洞問(wèn)題23-24
• 2.3 解決路由空洞問(wèn)題的基本方法24-29
• 第3章 路由空洞的基本問(wèn)題研究29-37
• 3.1 路由空洞的形成分析29-34
• 3.1.1 路由空洞與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模29-31
• 3.1.2 路由空洞與邊緣節(jié)點(diǎn)規(guī)模31-34
• 3.2 無(wú)路由空洞的網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)構(gòu)特征34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于虛擬坐標(biāo)解決地理位置路由中的路由空洞問(wèn)題研究37-63
• 4.1 基于虛擬坐標(biāo)旁路路由空洞的路由協(xié)議設(shè)計(jì)37-44
• 4.1.1 空洞探測(cè)方法37-40
• 4.1.2 虛擬坐標(biāo)映射算法40-41
• 4.1.3 空洞區(qū)域劃分方法41-42
• 4.1.4 基于虛擬坐標(biāo)旁路路由空洞的路由設(shè)計(jì)方案42-44
• 4.2 基于虛擬坐標(biāo)旁路路由空洞的路由協(xié)議分析44-46
• 4.2.1 虛擬坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)的銜接處理44
• 4.2.2 路徑分析44-46
• 4.2.3 控制開(kāi)銷分析46
• 4.3 仿真46-56
• 4.3.1 路由空洞大小對(duì)路由協(xié)議的影響47-52
• 4.3.2 多重空洞對(duì)路由協(xié)議的影響52-54
• 4.3.3 隨機(jī)分布網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議的性能54-56
• 4.4 區(qū)域劃分和映射算法對(duì)路由性能的影響56-62
• 4.4.1 BVR-VRC路由協(xié)議56-58
• 4.4.2 R-GVI路由協(xié)議58-59
• 4.4.3 仿真59-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 基于多級(jí)虛擬坐標(biāo)的地理位置路由中的路由空洞問(wèn)題研究63-70
• 5.1 基于多級(jí)虛擬坐標(biāo)旁路路由空洞的路由協(xié)議設(shè)計(jì)63-66
• 5.1.1 路徑優(yōu)先的路由協(xié)議64-65
• 5.1.2 能量均衡優(yōu)先的路由協(xié)議65-66
• 5.2 仿真66-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第6章 總結(jié)與展望70-71
• 6.1 本文工作總結(jié)70
• 6.2 下一步研究計(jì)劃70-71
• 參考文獻(xiàn)71-81
• 致謝81-82
• 攻讀學(xué)位期間取得的成果目錄82-84
• 附件84-98
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表98

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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  本文關(guān)鍵詞：基于虛擬坐標(biāo)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：262079