本文關鍵詞：水下無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議設計及應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋占地面積超過地球表面積的70%,它不僅擁有豐富的營養(yǎng)資源,也正在交通運輸、自然資源、國防等領域發(fā)揮著至關重要的作用。水下節(jié)點的移動性以及水聲信道低帶寬、高延遲和低鏈路質(zhì)量等特征使得現(xiàn)有的陸地協(xié)議無法適用于水下無線傳感器網(wǎng)絡。對水下傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構和現(xiàn)有的路由協(xié)議進行了研究,通過分析國內(nèi)外的最新論文,分類比較了各種路由協(xié)議的優(yōu)缺點。基于低功耗有損網(wǎng)絡路由協(xié)議RPL的設計思路,又綜合考慮水下的復雜環(huán)境,提出了一個用于水下傳感器網(wǎng)絡的路由算法RPU。通過修改RPL協(xié)議的源碼,在Contiki操作系統(tǒng)上實現(xiàn)了RPU路由算法,并在網(wǎng)絡仿真工具Cooja上模擬了RPU路由算法的本地修復機制,可以成功修復水下環(huán)境斷開的鏈路。提出了一個游泳池數(shù)據(jù)采集的原型系統(tǒng),給出了原型系統(tǒng)的總體架構設計和四個核心功能模塊的詳細設計。數(shù)據(jù)采集模塊周期性地采集游泳池的實時數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸模塊將采集的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)存儲模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊存儲數(shù)據(jù)到mysql數(shù)據(jù)庫并響應數(shù)據(jù)展示模塊的查詢請求；數(shù)據(jù)展示模塊以圖表的形式向用戶展示游泳池的實時數(shù)據(jù)。對原型系統(tǒng)的功能和性能進行了測試,測試結果表明水下節(jié)點在無法找不到下一跳的情況下可以使用RPU路由算法成功修復斷開的鏈路,并且RPU路由算法較RPL協(xié)議有更短的網(wǎng)絡延遲和更小的丟包率,可以有效解決水下傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的移動性和水下鏈路質(zhì)量低的問題。
【關鍵詞】：水下傳感器網(wǎng)絡 路由協(xié)議 RPL 采集系統(tǒng)
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 專用術語注釋表8-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡10
• 1.2.2 水下無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議10-11
• 1.3 本文組織結構11-13
• 第二章 相關技術研究13-24
• 2.1 水下傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構13-16
• 2.1.1 靜態(tài)二維傳感器網(wǎng)絡13-14
• 2.1.2 靜態(tài)三維傳感器網(wǎng)絡14-15
• 2.1.3 移動AUV傳感器網(wǎng)絡15-16
• 2.2 水下無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議16-23
• 2.2.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議分類17-18
• 2.2.2 基于地理位置的路由18-20
• 2.2.3 平面路由協(xié)議20-22
• 2.2.4 層次路由協(xié)議22-23
• 2.3 本章小結23-24
• 第三章 基于RPL協(xié)議的RPU路由算法設計24-36
• 3.1 RPL路由協(xié)議24-27
• 3.1.1 RPL設計目標24-25
• 3.1.2 RPL協(xié)議術語25-26
• 3.1.3 RPL組網(wǎng)過程26-27
• 3.2 基于RPL的水下路由算法RPU27-35
• 3.2.1 節(jié)點部署28
• 3.2.2 尋址方案28-30
• 3.2.3 廣播的數(shù)據(jù)包格式30
• 3.2.4 計算和分配HopIDs30-32
• 3.2.5 轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包格式32
• 3.2.6 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包過程32-33
• 3.2.7 本地修復33-34
• 3.2.8 路由更新和維護34-35
• 3.3 本章小結35-36
• 第四章 基于Contiki的RPU路由算法仿真36-47
• 4.1 Contiki操作系統(tǒng)概述36-37
• 4.1.1 Contiki主要特性36
• 4.1.2 Contiki中RPL協(xié)議的實現(xiàn)36-37
• 4.2 RPU在Contiki的實現(xiàn)37-42
• 4.2.1 HopIDs的實現(xiàn)38-39
• 4.2.2 數(shù)據(jù)包三次轉(zhuǎn)發(fā)的實現(xiàn)39-40
• 4.2.3 RPU本地修復的實現(xiàn)40-42
• 4.3 仿真實驗42-46
• 4.3.1 仿真環(huán)境搭建42-43
• 4.3.2 本地修復機制的仿真43-46
• 4.4 本章小結46-47
• 第五章 基于RPU路由算法的游泳池數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)47-59
• 5.1 原型系統(tǒng)設計方案47-48
• 5.1.1 設計目的47
• 5.1.2 系統(tǒng)架構47-48
• 5.2 采集模塊設計和實現(xiàn)48-50
• 5.2.1 傳感器節(jié)點硬件設計48-49
• 5.2.2 傳感器節(jié)點軟件設計49-50
• 5.3 傳輸模塊設計和實現(xiàn)50-53
• 5.3.1 傳輸協(xié)議設計51-52
• 5.3.2 路由節(jié)點設計52-53
• 5.4 存儲模塊設計和實現(xiàn)53-56
• 5.4.1 Java EE分層模型53-54
• 5.4.2 Hibernate的ORM54-55
• 5.4.3 Spring的依賴注入55-56
• 5.5 展示模塊設計和實現(xiàn)56-58
• 5.5.1 PC網(wǎng)頁端56-57
• 5.5.2 移動端設計57-58
• 5.6 本章小結58-59
• 第六章 系統(tǒng)測試59-72
• 6.1 系統(tǒng)環(huán)境59-60
• 6.2 系統(tǒng)測試60-71
• 6.2.1 測試環(huán)境搭建60-62
• 6.2.2 系統(tǒng)功能測試62-67
• 6.2.3 RPU本地修復測試67-68
• 6.2.4 性能測試分析68-71
• 6.3 本章小結71-72
• 第七章 總結與展望72-74
• 7.1 總結72
• 7.2 展望72-74
• 參考文獻74-77
• 致謝77

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