一种基于地理位置信息的无线传感器网络路由协议研究

摘要

无线传感器网络路由协议设计的首要目标是高效利用节点能量。GEAR(Geographical and Energy Aware Routing)路由协议是一种采用贪婪转发与节点能耗均衡性相结合路由方案的地理位置路由协议。它较好考虑了节点的能量有效性，能很好地适用于无线传感器网络。本文通过对GEAR协议进行深入理论分析，发现GEAR协议中存在短暂环路、区域内地理迭代分组无终止转发等不足之处。为此，本文以提高节点的能量有效性和减短传输路径为目标，对GEAR路由协议进行优化，给出了一种改进协议MGEAR(ModifiedGeographical and Energy Aware Routing)。 针对GEAR协议中分组发往目标区域时，解决路由空洞方案中存在短暂环路和遭遇同一路由空洞的不足，给出了空洞消息两跳扩散对节点进行空洞标记的解决方案。此方案解决了上述问题，能使后续分组提前绕开路由空洞，加快了路径的收敛、节省了节点的能耗。当空洞消息扩散到源节点时，通过节点空洞等级的方法，充分利用中间节点的能量，使其发送更多的数据分组，延长网络生命周期。 针对GEAR协议中目标区域内的洪泛转发方式和地理迭代转发方式的局限性问题，采用在区域内动态构建本地最小生成树的方式进行分组转发。区域内动态构建本地最小生成树，消除了GEAR协议中区域内转发方式需要考虑节点密度和节点通信半径的局限性，且它的构建代价小，使区域内分组转发的个数接近于D(n)。 最后，在VC平台上对GEAR协议和MGEAR协议进行了仿真。仿真结果显示：与GEAR协议相比，MGEAR协议减短了分组的传输路径提高了节点能量的利用率，具有较好的能量优化特性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究进展

1.2.1 WSN的研究进展

1.2.2 WSN路由协议的研究进展

1.3研究目的与意义

1.4本文主要工作与组织结构

第2章无线传感器网络概述

2.1 WSN体系结构

2.1.1传感器网络结构

2.1.2传感器网络协议栈

2.2 WSN的关键技术

2.3 WSN路由协议的分析及比较

2.3.1 WSN路由协议的设计目标

2.3.2典型路由协议的分析比较

2.3.3四类路由协议的比较

2.4本章小结

第3章GEAR协议的分析

3.1基于地理信息路由协议的路由方案分析

3.1.1受限洪泛策略

3.1.2贪婪法与周界转发相结合的策略

3.1.3递归的贪婪策略

3.2 GEAR协议的基本原理

3.2.1分组发往目标区域

3.2.2分组在目标区域内的转发

3.3 GEAR协议存在的问题

3.3.1解决路由空洞存在的问题

3.3.2区域内分组转发存在的问题

3.3.3数据融合问题

3.4本章小结

第4章改进协议MGEAR

4.1 MGEAR的网络模型

4.2 MGEAR协议的主要思想

4.3 MGEAR的路由策略

4.3.1空洞节点标识

4.3.2空洞节点的等级标识

4.3.3邻居节点信息更新

4.4域内分组转发策略

4.5 MGEAR性能分析

4.5.1基于地理位置路由协议的性能评价准则

4.5.2路由选择策略性能分析

4.5.3区域内分组转发策略性能分析

4.6本章小结

第5章MGEAR的仿真实验

5.1仿真环境设置

5.2仿真结果评价参数

5.3仿真结果与分析

5.3.1 MGEAR的仿真结果与分析

5.3.2 MGEAR和GEAR仿真结果对比分析

5.4本章小结

结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文