無線傳感器網(wǎng)絡(luò)RPL路由協(xié)議的優(yōu)化與設(shè)計.pdf

1、迅速發(fā)展的無線通信技術(shù)和集成電子技術(shù)使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)得以不斷的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)匯聚傳輸給監(jiān)測端?，F(xiàn)如今，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)應(yīng)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(wǎng)絡(luò)通信中的諸多關(guān)鍵技術(shù)，如

2、路由協(xié)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(shù)，它是傳感器網(wǎng)絡(luò)運行的基礎(chǔ)，因此路由協(xié)議是否適合網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景將直接影響著網(wǎng)絡(luò)的性能。IETF工作組在分析了現(xiàn)有的無線傳感器路由協(xié)議后，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的路由協(xié)議中，沒有集中針對低功耗有損網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景的，因此ROLL工作組提出了一種新的路由協(xié)議——RPL（Routing for low-Power and Lossy networks）路由協(xié)議，這種路由協(xié)議所適合的應(yīng)用場景正

3、是低功耗有損網(wǎng)絡(luò)。
　　由于在網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)中適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的一些突發(fā)狀況，如陡增的數(shù)據(jù)流量、突變的鏈路質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)的不一致等現(xiàn)象，因此本文針對大規(guī)模數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象和時延現(xiàn)象對RPL路由協(xié)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(chǔ)上按融合的路徑

4、權(quán)重對大量的數(shù)據(jù)流進行動態(tài)的負載均衡。這種優(yōu)化方案使得大量的數(shù)據(jù)流可以沿著鏈路質(zhì)量較好并且較為空閑的多條路徑進行傳輸。測試結(jié)果表明，這種優(yōu)化方案可以在網(wǎng)絡(luò)面對大量數(shù)據(jù)時有很好的緩解網(wǎng)絡(luò)的擁塞能力，并且可以在網(wǎng)絡(luò)通信鏈路質(zhì)量極差的情況下獲得一個較好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
　　進一步，在多路徑的基礎(chǔ)上，根據(jù)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(shè)計了一種基于平均時延的路由度量，并根據(jù)新的路由度量設(shè)計