rpl路由协议研究与优化

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1、学校代码10459学号或申请号201312172045密级硕士学位论文RPL路由协议研究与优化作者姓名：李东秀导师姓名：李占波教授学科门类：工学专业名称：计算机应用技术培养院系：信息工程学院完成时间：2016年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchandImprovementofRoutingProtocolforRPLByDongxiuLiSupervisor:Prof.ZhanboLiComputerApplicationTechnologySchoolofInf

2、ormationandEngineeringApril2016摘要摘要物联网随信息技术进步发展迅速，融入社会各方面，悄然改变着人们的日常生活。IEEE802.15.4标准出现、6LoWPAN工作组的成立，使无线嵌入式网络成为可能，促进了物联网的发展。WSN网络作为物联网的重要组成，由于特殊性想顺利接入传统网络，路由协议需要被重新设计以满足要求。RPL是专为LLNs设计的距离矢量协议，工作在添加的适配层。RPL路由协议Rank值的计算主要依据节点跳数、路由代价比较单一、目标函数没有明确定义、最优父节点的选择过于简单、节点只保存单个可用路径。最小化节点的能量消耗，是

3、许多协议的改进关键，但仅考虑最小化能量消耗会造成某些节点能量的过早消耗。通过分析RPL标准，设计改进的IRPL(ImprovedRPL)协议。提出了网络生命周期指标改变传统路径选择目标函数，综合考虑链路质量、节点能量、能量消耗速率、吞吐量、数据发送速率计算节点指标，提前找到候选路径瓶颈；综合考虑节点能量和跳数，优化节点Rank值的计算；利用改进的最优父节点选择方法选择下一跳，每次利用改进指标选取更优下一跳，防止出现个别节点过早失效，保证选择消耗较低、负载均衡、延长网络生存时间的路径。利用DODAG结构特点设计多路径方案。通过存储具有相同Rank值、具有良好NLI

4、值的邻居节点信息，改进了本地修复算法，省去了因链路失效发送修复信息产生的资源消耗和时延。实验表明通过分析数据投递率、端到端时延和网络生存时间等因素与典型的基于剩余能量方案和ETX方案的协议进行比较，网络负载更加均衡，提高了网络的生存时间，说明了改进协议的优越性。关键词：RPL；生命周期指标；6LoWPAN；多路径IAbstractAbstractIoTprogressrapidly,blendedinallaspectsofsociallife,quietlychangingPeople'sDailylife.TheIEEE802.15.4standardand

5、theestablishmentofthe6LoWPANworkinggrouphavemadeitpossibletowirelessembeddednetwork.WSNasanimportantcomponentofIoT,duetotheparticularitywanttoaccesstothetraditionalnetwork,routingprotocolsneedtoberedesignedinordertomeettherequirements.RPLisspeciallydesignedforLLNsroutingprotocols,wor

6、kinthenetworkadaptationlayer.RPLnode’sRankvaluecalculationmainlybasedonnodeshop,theobjectivefunctionisnotclearlydefined,thechoiceoftheoptimalparentnodeistoosimple,thenodeiskeptonlyasinglepath.Tominimizetheenergyconsumptionofnodesisresearchfocus,butonlyconsiderthiscancausesomenodesofp

7、rematureconsumption.ByanalyzingtheRPL,IRPLprotocolhasbeendesigned.Putforwardthenetworklifecycleindex,consideringthelinkqualityandnodeenergy,tofindthecandidatepathbottleneck,usingtheimprovedoptimalparentnodeselectionmethodtoselectthenextjump,preventindividualnodesprematurefailure,ensu

8、rechoicelowc