基于可信机制的无线传感器网络QoS路由协议研究

摘要

无线传感器网络是由分布在一定范围的大量传感器节点组成，各个节点之间间以无线多跳的无中心方式连接，能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内目标对象的信息，并返回给观察者，其组网方式以及节点的结构都与传统网络有着明显的区别，并且随着无线传感器网络的发展，其应用范围越来越广泛。不同业务对无线传感器网络的服务质量(QoS)提出了不同的要求，同时这些应用也面临着各种安全问题。
　　目前，许多协议在设计时并没有或很少的考虑到路由的安全和服务质量问题。本文在研究无线传感器网络的体系结构和网络特点的基础上，对无线传感器网络的LEACH协议进行了深入研究，分析其优缺点，结合可信评估机制、能量控制及QoS控制，提出了可信的QoS路由协议。可信QoS路由协议在原有的LEACH协议的基础上做出以下几方面的改进:在簇首选择阶段加入了能量的控制来防止节点能量消耗过快而导致节点死亡，影响整个网络的正常运行;在节点选择加入哪个簇时，利用了可信滑动窗口，增加了整个网络的可信性;在信息传输阶段，同样加入了可信滑动窗口，在重叠区域的节点，会根据其簇首节点的信任值高低来决定将信息发送给哪个簇首节点。本文提出的改进协议不但延长了节点的平均寿命，还增加了信息传输的可信性、减小了数据传输过程中数据包的丢失。
　　本文对新设计的可信QoS路由协议和LEACH协议进行了实验仿真。在存在恶意攻击的网络中，对比了二者的网络生存期、分组投递率、端到端延迟及丢包率等性能参数。仿真结果显示，可信QoS路由协议延长了网络生存期、降低了传输丢包率、提高了分组投递率、增强网络的可信性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状及其应用

1．2．1 研究现状简介

1．2．2 WSN的应用

1．3 研究内容及主要工作

1．4 论文结构安排

1．5 本章小结

第2章 无线传感器网络的路由协议

2．1 无线传感器网络的概述

2．1．1 无线传感器网络路由协议的特点

2．1．2 路由协议的性能指标

2．2 无线传感器路由协议分类

2．2．1 以数据为中心的路由协议

2．2．2 基于集群结构的路由协议

2．2．3 基于地理信息的路由协议

2．2．4 支持QoS的路由协议

2．2．5 可靠路由协议

2．3 WSN路由协议的发展

2．4 本章小结

第3章 无线传感器网络的QoS及可信性

3．1 无线传感器网络的QoS研究

3．1．1 QoS概述

3．1．2 QoS路由机制分析

3．1．3 QoS的度量参数

3．2 无线传感器网络的可信性分析

3．2．1 信任与安全的关系

3．2．2 信任机制

3．2．3 信任框架模型

3．3 本章小结

第4章 可信QoS路由协议的改进与实现

4．1 LEACH路由协议分析

4．2 可信QoS路由协议的设计

4．2．1 可信QoS路由协议的QoS设计

4．2．2 可信QoS路由协议的可信性设计

4．3 可信QoS路由协议的实现

4．4 本章小结

第5章 NS2介绍和仿真结果分析

5．1 NS2介绍

5．1．1 NS2网络模拟的基本过程

5．1．2 NS2的基本组件

5．2 性能评价参数和仿真场景设置

5．2．1 性能评价参数介绍

5．2．2 实验仿真场景设置

5．3 实验结果与分析

5．3．1 网络生存期实验

5．3．2 网络时延实验

5．3．3 分组投递率实验

5．3．4 丢包率实验

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 进一步的工作

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文