智能家居的无线传感器网络路由协议的研究

摘要

智能家居是以住宅为平台，兼具网络通信、信息家电及设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)在智能家居中的应用是WSN技术应用研究领域的热点之一，智能家居的WSN路由协议的设计是一个关键性问题。在智能家居中，由于传感器节点能量有限、部署区域有限、节点数目有限，需要手动部署、节点密度较大和家居设备较复杂，地理位置信息路由协议是更适用于智能家居的路由协议。因此，研究和设计适用于智能家居的WSN地理位置信息路由协议具有重要学术意义和实用价值。
　　 论文分析了应用于智能家居的无线传感器网络路由协议的研究现状，讨论了无线传感器网络与智能家居的组成、特点及无线传感器网络在智能家居中的应用。论文深入研究了无线传感器网络中的路由协议特点、分类及实现，对三种典型的无线传感器网络路由协议应用于智能家居的优点和不足进行分析比较，重点研究了基于地理位置信息和能量感知的路由协议GEAR(Geographical and Energy AwareRouting)，详细分析了GEAR协议的实现及不足，针对GEAR协议应用于智能家居环境存在的路由空洞问题提出了基于两跳贪婪路由和节点空洞标示的路由空洞改进策略和IGEAR改进协议。
　　 论文的工作主要集中在如下方面：提出了智能家居中WSN路由协议设计需要考虑的重要因素和路由协议设计的思路，提出了基于两跳贪婪路由和节点空洞标示的改进方案及IGEAR(Improved Geographical and Energy Aware Routing)协议网络模型，并设计了IGEAR协议的实现过程。使用NS2仿真软件对IGEAR协议进行仿真，从节点平均能耗与节点数的关系、不同节点数下节点吞吐量、节点能耗与时间的关系及网络生命周期等方面进行分析研究。
　　 通过仿真实验证明了改进协议IGEAR在应用于智能家居小规模网络上，相比于GEAR协议和GPSR协议，在节点能耗、有效避免路由空洞问题等方面有了较大改进，较其它改进方案在性能上有了很大的提高，更适用于智能家居场景。