无线传感器网络spin路由协议的研究

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1、西南交通大学硕士学位论文无线传感器网络SPIN路由协议的研究姓名：崔凤云申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：马永强20090501西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要无线传感器网络有着广阔的应用前景，作为传感器网络关键技术的路由协议也成为研究的热点之一。由于无线传感器网络应用环境和传感器节点能量有限的特点，路由协议设计的首要目标是提高能源有效性和网络生命周期。针对SPIN(SensorProtocolforInformationviaNegotiation)路由协议存在的“盲目转发”等问题，以提高节点的能量有效性和网络生命周期为目标，本文在SPIN协议的基础上设计了E．SP

2、IN(Energy．SPIN)协议。SPIN路由协议采用协商和资源自适应机制解决了传统路由协议的“内爆”和“重叠”问题，避免了资源的盲目使用。然而，源节点在传输新数据时，直接向邻居节点广播ADV(advertisement)消息，没有考虑当有多个邻居节点因自己的能量充足都愿担任数据中转站的角色，从而出现“盲目转发”问题；由于网络节点能量低于设定阈值或源节点周围邻居节点对新数据不感兴趣等原因也会导致“数据不可达”问题。针对“盲目转发”问题，E．SPIN协议给出根据能量优先的原则选择某个邻居节点转发数据的解决方案；针对“数据不可达"问题，E．SPIN协议给出在规定时间内，选择某个节点强制转发数

3、据的解决方案，并将没有响应的节点从邻居列表中删除。对于改进方案中出现的“路由环路”问题给出了记录路径和回退一跳的解决方法。通过“盲目转发’’问题的解决方案，可以均衡节点能量消耗，延长网络的生命周期。由于SPIN协议是针对理想的无损网络设计的，没有考虑到现实网络中数据包的丢失现象。针对这个问题，本文在改进E．SPIN协议的基础上增加了重传和确认机制，使它能适用于有损网络。本文在进行理论研究的同时，利用VC++工具，分别在无损网络和有损网络中对E．SPIN协议性能进行仿真。仿真结果表明，E．SPIN协议与SPIN协议相比节约了能量，延长了网络的生命周期。关键词无线传感器网络；路由协议；SPIN

4、；E．SPIN；能量有效性；西南交通大学硕士研究生学位论文第1l页AbstractWirelessSensorNetwork(WSN)hasbroadapplicationprospects．RoutingprotocolswhicharethekeytechnologyofWSNhavebecomeoneofthefocusesofresearch．Duetothecharac．teristicsofapplicationenvironmentforWSNandthesensornodesthathavelimitedenergy,theprimaryaimofdesignforrout

5、ingprotocolinwirelesssensornetworksistoimprovetheenergyefficiencyofnodesandtoprolonglifetimeofthewholenetwork．BasedontheresearchofWSN，thisthesisproposesE—SPIN(Energy—SPIN)routingprotocolonthebasisofSPIN(SensorProtocolforInformationviaNegotiation)withtheproblemof“forwardblindly'’andSOon．SPINusesthe

6、negotiationandresource-adaptationtosolvetheimplosionandoverlapproblemsoftraditionalroutingprotocolsandavoidsusingresourceblindly．However,SPINroutingprotocolhasaproblemof‘‘forwardblindly"．whenthesourcenodebroadcastsADV(advertisement)directly,itdoesn’tconsiderthatmultipleneighbornodeswithsufficiente

7、nergyarewillingtobetheroleoftransmittingdata．Moreover,SPINroutingprotocolhasanotherproblemof“data—unreachable’’owingtoenergyofthenodesbeingunderthethresholdorneighbornodesbeinguninterestedindataaroundthesourcenod