一种LR-WPAN网络节能的路由算法研究

【摘要】随着科学技术的日新月异，物联网已经悄无声息的进入了人们的视野，物联网给人们的未来生活带来了无限的遐想。然而目前物联网的发展还处于萌芽阶段，还有很多困难和挑战等待研究学者们解决，特别是针对一些复杂恶劣的环境，能耗问题是物联网面临的一个巨大的挑战。本文主要是针对物联网中的底层传感网络中路由层存在的问题展开研究，通过对底层网络路由算法的研究，来解决网络中能耗较大的难题，进而延长整个底层网络的生命周期，提高整个物联网的性能，推动物联网在复杂恶劣的环境下的应用。本文的研究主要围绕着底层传感网中应用比较广泛的LR-WPAN网络展开，LR-WPAN网络中现有的路由算法主要有：簇树路由算法、AODVjr路由算法和ZBR混合路由算法，本文在分析各种算法的优势和不足的基础上，综合考虑国内外研究学者的研究方案，提出了自己的解决方案，本文创新点主要有两个。1.将多径路由算法的思想融入到AODVjr路由算法中，形成一种新的路由解决方案——多径AOMDVjr路由算法，通过算法的分析和实验结果的验证，证明了将多径路由算法的思想融入到LR-WPAN网络中具有可行性。2.在研究了链路成本、LQI值，节点剩余能量和链路剩余总能量对数据传输的影响的基础上，提出了可能的传输次数和节点能量阈值的概念，综合考虑几种因素对网络的影响，提出了用于路径选择的选择概率，按照选择概率的大小，将多条路径进行排序，分清主次，在数据传输时按照主次顺序传输；在路由维护阶段，有两种情况，一种是主路由失效后立即启用对应选择概率的备用路由，这样可以减少再次的路由请求过程，减少不必要的能耗和时延；另一种是当发现主路由的选择概率低于备用路由或者能量标志位为0时，启用备用路由，则备用路由变为主路由，原来的主路由按照选择概率的大小排序到相应的位置。按此路由策略进行主次路由的选取，进而实现均衡网络中节点的能量消耗。本文在Linux平台下采用NS2网络仿真软件作为验证算法的仿真工具。在对NS2实现机制和工作原理分析的基础之上，首先是在对原有协议实现的基础之上，对所提出的改进算法进行实现，然后根据仿真环境编写TCL脚本文件，最后通过分析得到的trace文件，编写相应的awk文件，得到算法的实验数据，通过gnuplot画图工具，将实验数据以图形的形式表现出来。算法分析的性能指标分别为：分组投递率、路由控制开销，传输时延和节点剩余能量。实验结果表明，本文所提出的算法在各项性能指标方面均有所改善和提高。
【作者】王杨；
【导师】全薇；
【作者基本信息】吉林大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】LR-WPAN；物联网；多径路由；能量消耗；选择概率；

【参考文献】
[1]丁建立,陈增强,袁著祉.遗传算法与蚂蚁算法融合的马尔可夫收敛性分析[J].自动化学报,2004,04:629-634.
[2]瞿骥杭.HIS中客户关怀系统设计和研究[D].浙江大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[3]吉丽霞,张静宜,曾小鹏,张桢,郭中楠,袁文霞.6H-SiC与熔盐的化学反应[A].中国物理学会X-射线衍射专业委员会、中国晶体学会粉末衍射专业委员会、国家自然科学基金委员会工程与材料科学部、北京市硅酸盐学会、InternationalCentreforDiffractionData,USA.第十届全国X射线衍射学术大会暨国际衍射数据中心（ICDD）研讨会论文摘要集[C].中国物理学会X-射线衍射专业委员会、中国晶体学会粉末衍射专业委员会、国家自然科学基金委员会工程与材料科学部、北京市硅酸盐学会、InternationalCentreforDiffractionData,USA:,2009:4.
[4]袁玥.南极磷虾粉营养成分分析及贮藏性和安全性评价[D].上海海洋大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[5]肖朗.保障党员民主权利研究[D].辽宁师范大学,中共党史,2012,硕士.
[6]沈娟芬.数字客房系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[7]黄曦.城市下穿隧道交通安全分析[D].西南交通大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[8]周博文.高性能碳纳米管光电器件和光电集成[J].科技风,2015,04:91.
[9]李静.元结及其诗歌研究[D].南京师范大学,中国古代文学,2012,硕士.
[10]李飞飞.惩罚性赔偿的适用与完善[D].首都经济贸易大学,民商法学,2013,硕士.
[11]王瑾.1920-1927年共产国际对中国民族资产阶级的认识及其对中共的影响[D].华中师范大学,中共党史,2014,硕士.
[12]周一红.马克思的社会所有制理论研究[D].苏州大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[13]李志敏.中英电力体制改革比较分析[D].安徽大学,产业经济学,2013,硕士.
[14]张鹏.交直流系统次同步振荡建模与机理分析[D].华北电力大学,电力系统及其自动化,2014,博士.
[15]石然然.基于LabVIEW的螺旋压力机测力系统研究[D].上海工程技术大学,材料加工工程,2014,硕士.
[16]王鑫坤.磁共振扩散加权成像及动态增强扫描鉴别乏脂肪肾血管平滑肌脂肪瘤与非透明细胞肾癌[D].中国人民解放军医学院,影像医学与核医学,2013,硕士.
[17]韩先伟.微波等离子推力器真空实验研究与卫星应用探索[D].西北工业大学,2002.
[18]桂敬莉.初级阶段汉语听力教学中教师语言使用研究[D].安徽大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[19]柯小清.疏肝解郁活血法联合激光治疗肝郁血滞型视网膜静脉阻塞的临床观察[D].福建中医药大学,中医五官科学（专业学位）,2013,硕士.
[20]王文军,康强,金秋梅.多用户检测的串行干扰抵消器算法[J].无线通信技术.2001(03)
[21]肖振宇.电力系统低频振荡类型区分[D].三峡大学,电气工程,2013,硕士.
[22]申风.人造板砂光设备的选型和配置[J].林产工业.2005(01)
[23]邹志君.燃料电池Fe-N/C非贵金属阴极催化剂的合成与性能研究[D].华东交通大学,2014.
[24]钱春梅.永城无烟煤与秸秆的共气化特性研究[D].中国矿业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[25]彭岳枫.基于当代景观设计中的禅境空间与场所精神[D].首都师范大学,美术,2014,硕士.
[26]孙晓淼.表演式教学在对外汉语教学中的应用研究[D].山东大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[27]王晓莉.儿童字源识字绘本的开发研究[D].西南大学,学前教育学,2014,硕士.
[28]陈晓双.哈尔滨城区杂草群落分布格局及其对生境异质化的响应[D].华东师范大学,生态学,2014,博士.
[29]周娇.基于小波变换与非下采样Contourlet变换的图像去噪方法研究[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[30]李淑芳.高效微通道换热器翅片机的设计及控制[D].华中科技大学,机械工程,2013,硕士.
[31]王兆湖,刘财,王建民,张向君,王允清,唐世伟.基于层位解释的断层多边形自动组合技术[J].石油地球物理勘探,2009,01:104-106+130+1.
[32]马桂琴.新信息环境下西部地区文献信息资源建设研究[D].华东师范大学,2001.
[33]吴雁斌.环状N-羟基酰亚胺化合物的合成工艺[D].中北大学,化学工程,2014,硕士.
[34]孙正文.高强度水压人工肌肉研制与驱动特性试验研究[D].大连海事大学,机械电子工程,2013,硕士.
[35]曲红铮.床旁饮水试验和支气管镜检查对预防和诊断老年吸入性肺炎的临床研究[D].辽宁医学院,内科学,2012,硕士.
[36]徐兴.基于自媒体的大学生价值观导向研究[D].中国矿业大学,思想政治教育,2014,硕士.
[37]段琢华.一种高效的关联规则增量更新算法[J].机电工程技术,2004,02:37-39.
[38]温晓兰.河北省居民旅游购物和娱乐消费的影响因素分析[D].河北经贸大学,产业经济学,2012,硕士.
[39]张林祥.吉林省社会科学现状与发展对策研究[D].吉林大学,思想政治教育,2014,硕士.
[40]朱晓丽.小学高年级学生消费问题及消费教育对策研究[D].内蒙古师范大学,小学教育（专业学位）,2012,硕士.
[41]李刚.肝尾状叶肿瘤的手术治疗并20例临床分析[D].山东大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[42]戴晋芳.我国上市公司会计信息披露问题研究[D].山西财经大学,会计学,2014,硕士.
[43]薛亮忠.POSS的点击化学修饰及其与PMMA和有机硅复合材料的制备与性能研究[D].华南理工大学,2014.
[44]郑园宏.嵌入式Linux操作系统内核移植的研究与实践[D].大连理工大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[45]李丽.水氮调控对苜蓿种子产量影响的研究[D].新疆农业大学,土壤学,2012,硕士.
[46]李串娜.酸羊奶发酵菌株培养及冻干保护剂的研究[D].陕西科技大学,生物化工,2013,硕士.
[47]陈刚.孪晶化ZK60镁合金板材塑性变形行为与微观机制研究[D].重庆大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[48]LiuYeqing.A Corpus-based Contrastive Study of Adverbial Connectors in English Majors’ Academic Theses[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[49]刘莲莲.数字技术视域下电视公益广告的视觉表现[D].河北师范大学,艺术学,2013,硕士.
[50]鱼腾飞,冯起,司建华.极端干旱区多枝柽柳叶片气孔导度的环境响应模拟[J].植物生态学报,2012,06:483-490.