RPL无线传感器网络多路径问题研究.docx

【摘要】随着信息科学技术的发展，无线传感器网络（WSN）以其良好的感知、计算和通信能力在工业、农业监控等方面得到了广泛的应用。其工作原理即在需要监测的领域中放置大量低成本低能耗的传感器节点，对被监测物所在区域进行数据的采集和分析。但无线传感器网在能耗管理、路由协议和处理能力等方面技术还十分有限，尤其是针对低功耗有损网络，因此IETF的ROLL工作组在2012年提出了一种适用于低功耗有损网络的路由协议--RPL（Routing for Low-Power and Lossy Networks）。其主要是构建了一个面向目标有向无环图（DODAG）来进行高效可靠的数据传输。然而，因为传感器节点在大面积异构传输模式网络中易引起配置不均，从而导致单链路能量耗尽并失效，且RPL是单路径协议，只能选择一个节点作为首选父节点，不能实现多路径传输。因此本文将针对RPL协议单路径传输的弊端对其进行了多路径的优化，实现一个负载均衡的路由协议。该协议结合数据流量和链路层通信品质等路由度量，按融合的路径权重进行动态的负载均衡，这种方法有助于减少由DODAG重建导致的不稳定性和收敛性等问题,延长网络使用寿命。通过试验床和仿真软件Cooja的对比实验验证了本文所提出的协议，该协议有效提高了网络服务质量。

【关键词】无线传感器网络；RPL协议；多路径优化；负载均衡路由；路径权重

目录

摘要

Abstract

1.绪论-1

1.1研究背景和意义-1

1.1.1无线传感器网络-1

1.1.2 选题的意义与目的-1

1.2 无线传感器网络路由协议的现状-2

1.3 本文研究内容-3

1.4论文主要工作和结构-3

2. 面向低功耗有损网络的RPL路由协议-4

2.1 RPL消息控制功能模块-4

2.2 RPL路由建立过程-6

2.2.1 DODAG的构建-6

2.2.2 路由环路-7

2.3 RPL的路由度量-8

3. 多路径RPL算法-9

3.1 最优多路径路由算法-9

3.2 多路径负载均衡问题-11

3.2.1 基于层次分析法的负载均衡-11

3.2.2 算法描述-12

4. 算法验证及分析-14

4.1 Contiki操作系统与仿真软件COOJA-14

4.2 仿真结果分析-14

5. 总结与展望-18

参考文献-19