无线传感器网络集中式路由优化算法研究

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无线传感器网络是随着计算机技术,通信技术和网络技术的发展进步而产生的一门新兴的位于世界前沿的多学科交叉研究领域,作为现今信息技术的研究热点,它有非常多的技术有待研究和发展,路由协议作为研究的关键技术之一,得到了越来越多研究者的关注。在路由协议的研究现状下,针对不相交多路径路由和分布式算法存在的问题,在网络拓扑结构变化不明显的情况下本文介绍并实现了一种集中式不相交多路径路由算法,即中心计算的2-不相交路径路由算法-CCDMPR算法。针对本算法设计了实现的系统方案,详细介绍了软件设计流程,并通过实验的方法进行测试,根据实验数据对算法进行性能分析,得到了算法的可行性与可靠性。本文主要包括以下三方面内容:1. CCDMPR算法的理论介绍与实现方案本部分主要介绍了CCDMPR算法的理论知识,提出了算法的实现方案,并且介绍了创新点和改进方案。本文在实现算法的基础上进行了以下方面的改进:一是收集上传节点邻居信息时数据分包处理;二是通过节点路径标记的方式生成辅路径;三是微路由表改进;四是数据传输过程中的可靠性设计;五是路由信息下传中ACK回复和数据重传机制;六是下传过程中节点保护机制;七是多线程数据处理机制;八是带有更新标志的自适应路径更新过程。2. CCDMPR算法的软件实现本部分主要是通过网络信息收集,用户控制中心处理数据,生成微路由表,网络节点改变路径和新路径成功率五个方面详细介绍了软件实现方案。对于每一部分的功能和软件设计进行详细介绍,在整个设计中传感器节点,Snk节点和用户控制中心之间相互作用,共同完成了软件实现流程。微路由表生成过程是CCDMPR算法的关键步骤,介绍了不相交主辅路径和比特序列信息生成的过程。网络信息收集主要是对于节点信息的收集,用户控制中心负责存储节点数据,进行CCDMPR算法得到最优路径信息并且把路径信息下发到每一个节点。网络节点改变路径主要是节点收到用户控制中心的下发路径信息并且进行处理的过程,然后根据新路径进行数据包的传输,计算新路径的成功率。3.实验及性能分析本部分主要介绍了CCDMPR算法的实验及性能分析。首先介绍了算法的硬件平台,然后介绍了算法实现的实验环境,最后详细描述了实验过程。实验数据分别分析以数据包传输数量和传感器节点数量两个标准形成的实验数据,证明了了算法是可行的,并且在没有重传机制的情况下,两条路径相结合时传输成功率在90%以上,算法有很高的可靠性。最后总结了本论文所做的工作及获得的成果,并且分析了本文的不足之处以及下一步需要研究的内容。
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