无线传感器网络能量高效路由算法研究及协议栈优化

摘要

随着传感器技术、嵌入式计算技术和无线通信技术的飞速发展和日益成熟，人们研制出了各种具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由许多微型传感器构成的无线传感器网络引起了人们的极大关注。无线传感器网络把数据的采集、传输、融合分析于一体，是信息技术的一个新领域，具有十分广阔的应用和发展前景。在无线传感器网络的各个研究领域中，路由协议的设计逐渐成为网络层研究的核心。 本文从分析无线传感器网络的体系结构入手，重点研究了无线传感器网络的路由协议。在对无线传感器网络的路由协议进行了分类介绍之后，对AODV路由协议进行了详细的介绍和分析，发现AODV路由协议中潜在的一些问题：AODV协议的路由查找以洪泛方式广播，会消耗过多的网络能量；在路径选择时只考虑路径跳数；只建立一条路径，浪费掉了多数路由发现报文形成的路径信息。针对以上发现的问题，对AODV路由协议进行了改进，在路由广播时通过路径深度的判断，减少了参与广播的节点数，以减少网络的能耗。在路由选择时通过RSSI选择更短的路径，减少了发送数据消耗的能量。建立了备用路由机制，减少了路由维护所带来的消耗。除了网络层路由协议优化之外，对整体协议栈代码进行了优化，提高了协议栈运行效率，减少了代码量。增加了应用层功能，包括反向数据查询、重新定位以及损坏节点查找等功能。最后对μC/OS-Ⅱ操作系统的移植进行了初步性的探索。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1课题的背景及研究意义

1.2无线传感器网络的研究进展

1.3无线传感器网络的应用

1.4无线传感器网络的体系结构

1.5本文研究内容及论文结构

2基于ZigBee的无线传感器网络平台的实现

2.1无线传感器网络节点结构

2.2 ZigBee技术综述

2.3基于ZigBee的无线传感器网络协议栈

2.4本章小结

3无线传感器网络路由协议

3.1无线传感器网络路由协议概述

3.2路由协议分类

3.3 AODV路由协议

3.4本章小结

4基于AODV的能量高效路由协议研究

4.1 AODV路由协议分析

4.2基于路径深度的AODV路由协议优化

4.3基于RSSI的AODV路由选择优化

4.4基于AODV的多径路由研究

4.5本章小结

5无线传感器网络协议栈优化

5.1协议栈代码优化

5.2应用层功能优化

5.3 μC/OS-Ⅱ操作系统移植初探

5.4本章小结

结 论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢