無線傳感器網絡RPL路由協議的優(yōu)化與設計.pdf

1、迅速發(fā)展的無線通信技術和集成電子技術使得無線傳感器網絡得以不斷的發(fā)展，無線傳感器網絡是由大量低成本低功耗的傳感器節(jié)點部署在監(jiān)測區(qū)域中，對監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測環(huán)境進行數據的采集和傳輸。這些節(jié)點通過無線鏈路、自組織通信，將監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測數據匯聚傳輸給監(jiān)測端?，F如今，無線傳感器網絡已經應用于人們生活的每一個角落，如環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療監(jiān)護、交通監(jiān)管等等，它的蓬勃發(fā)展給當代科技和人們的生活都帶來了巨大的影響。
　　對于無線網絡通信中的諸多關鍵技術，如

2、路由協議、能耗管理、節(jié)點定位等，其中處于最重要和核心地位的是路由技術，它是傳感器網絡運行的基礎，因此路由協議是否適合網絡的應用場景將直接影響著網絡的性能。IETF工作組在分析了現有的無線傳感器路由協議后，發(fā)現現有的路由協議中，沒有集中針對低功耗有損網絡的應用場景的，因此ROLL工作組提出了一種新的路由協議——RPL（Routing for low-Power and Lossy networks）路由協議，這種路由協議所適合的應用場景正

3、是低功耗有損網絡。
　　由于在網絡的實時監(jiān)控過程中，要求通信節(jié)點能夠在傳輸鏈路不穩(wěn)定、拓撲頻繁變化的網絡中適應網絡的一些突發(fā)狀況，如陡增的數據流量、突變的鏈路質量、網絡的不一致等現象，因此本文針對大規(guī)模數據流的網絡擁塞現象和時延現象對RPL路由協議進行了兩個方面的優(yōu)化——多路徑的動態(tài)負載均衡優(yōu)化和跨層的最小時延優(yōu)化。
　　本論文首先基于單路徑的RPL，以鏈路穩(wěn)定性為前提對其進行了多路徑的優(yōu)化，并且在多路徑的基礎上按融合的路徑

4、權重對大量的數據流進行動態(tài)的負載均衡。這種優(yōu)化方案使得大量的數據流可以沿著鏈路質量較好并且較為空閑的多條路徑進行傳輸。測試結果表明，這種優(yōu)化方案可以在網絡面對大量數據時有很好的緩解網絡的擁塞能力，并且可以在網絡通信鏈路質量極差的情況下獲得一個較好的網絡服務質量。
　　進一步，在多路徑的基礎上，根據對ContikiMAC層機制的分析，對多路徑的RPL進行了跨層最小時延優(yōu)化。提出設計了一種基于平均時延的路由度量，并根據新的路由度量設計