基于能量優(yōu)化的無線傳感器網絡RPL協(xié)議研究與改進.pdf

1、隨著人們生活質量的不斷提高和傳感器網絡技術的進步，具有網絡傳輸功能的智能物件不斷融入人們的生活，成為生活必需品。智能物件大多采用無源供電，因此，智能物件數量的增加給無線傳感器網絡的能耗管理帶來了挑戰(zhàn)。本文從能量優(yōu)化的角度出發(fā)，對低功耗有損網絡工程小組（Routing over Low-power and Lossy Network）提出的RPL路由協(xié)議進行性能優(yōu)化和機制改進。仿真數據結果和性能分析表明，改進后的協(xié)議在網絡整體能量消耗和網

2、絡能耗負載均衡方面有較大的性能提升，網絡整體的生存時間得到延長。因此，本課題的研究具有實際意義。
　　本文對 RPL路由協(xié)議在協(xié)議通信模式，報文屬性結構，路由修復機制等方面進行了深入的研究，并對協(xié)議進行了性能測試與分析。通過分析協(xié)議在能量消耗和能耗負載均衡方面的不足，結合層次型異構簇網絡協(xié)議特點與優(yōu)勢，提出了從網絡初始化分簇、路由構建、路由修復等各個環(huán)節(jié)的整體解決方案，并對最終解決方案進行了仿真與性能測試。為此，本文提出了旨在使網

3、絡能量消耗相對均衡的RPL路由協(xié)議成簇算法和基于最優(yōu)方向角的環(huán)域通信路由拓撲控制模型。成簇算法通過網絡模型的假設，計算出網絡最優(yōu)簇頭數，結合成簇概率模型，通過節(jié)點競爭機制選出網絡中的簇頭節(jié)點來完成分簇。環(huán)域通信路由拓撲控制模型將網絡劃分為面積相等的同心環(huán)域，進而確定網絡的環(huán)域等級，為網絡中的主干網路由提供理論基礎，節(jié)點通過不同的環(huán)域等級和最優(yōu)方向角來選擇最佳的網絡路由。根據以上提出的理論基礎，本文設計了協(xié)議改進后的報文結構，并通過偽代碼