无线传感器网络的路由协议研究

【摘要】无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，简称WSN）是由大量的传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统，具有信息采集，融合处理及无线传输等功能。无线传感器网络具有应用相关性、硬件资源有限和以数据为中心等特点，研究合适高效的路由传输协议对延长网络的生命周期、降低通信开销、提高Qos性能和网络安全性等具有十分重要的意义。论文主要研究无线传感器网络中分簇路由和位置隐私保护幻影路由技术。针对分簇路由技术，在簇首选取，多跳传输机制，通信负载均衡性等方面寻求优化的路由协议；对于幻影路由，详细分析了当前几种重要的幻影路由技术，从幻影源节点分布、路由发现机制等方面寻求可以延长网络安全时间、提高源位置隐私保护性能的策略与机制。论主要工作及创新点如下：1、简要的介绍WSN研究背景及现状，系统总结了无线传感器网络的结构体系及其主要特征、现有的通信协议结构、常见路由分类方式及其应用领域。然后，对目前传感器网络的典型分簇路由算法和幻影路由算法进行了详细分析，并给出这些路由算法优势和不足之处。2、详细分析了低功耗自适应聚类分簇路由协议（LowEnergyAdaptiveClusterHierarchy，简称LEACH），针对其不足之处，在基于分簇路由思想基础上，提出一种基于距离能量代价的优化非均匀分簇路由算法。在该算法中，距离能量代价较小的节点优先成为簇首，簇首分布均匀，簇的规模根据簇首距离基站的距离动态调整。3、为了解决无线传感网多跳分簇路由能耗负载不均衡问题，提出一种基于中继节点的能耗均衡多跳分簇路由算法(EnergyConsumptionBalancedbasedonRelayNode，简称ECBRN)。通过在一个簇内选择一个合适的节点作为转发路由的节点，减轻了本簇簇首通信负载。以上两种路由算法，都能够实现传感器节点能量消耗趋向均衡，有效延长网络生命周期。4、在深入分析当前几种重要的幻影路由技术的基础上，针对位置隐私保护幻影路由技术中源节点分布不均匀和最短路径路由的缺陷问题，提出一种基于随机角度和概率转发的幻影路由协议（RandomAngleandProbabilityForwardingbasedPhantomRouting，简称RAPFPR），主要分为两个阶段：真实源节点根据随机角度和距离的有向路由阶段、幻影节点到基站的基于概率转发路由阶段。采用随机角度和距离的幻影节点选择机制，保证该协议产生的幻影源能够很好的均匀分布在真实源节点的周围，同时，采取概率转发路由减少重合路径的产生，增加了逐跳反向攻击者的追踪难度。理论分析和仿真结果表明，在不显著增加通信开销的前提下，PAPFPR路由协议能够有效的延长网络的安全时间，具有较好的网络隐私保护性能。
【作者】刘洋；
【导师】赵泽茂；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，通信与信息系统，2013，硕士
【关键词】无线传感器网络；分簇路由；距离能量；中继节点；幻影路由；概率转发；

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