多汇聚LLN中基于双向父节点选择的高效RPL路由协议

针对当前多汇聚LLN中RPL路由协议存在的雷鸣效应、待入网节点唯一决定父节点选择以及数据传输利用网络资源不够合理等问题,提出BPSM-ERPL——一种基于双向父节点选择的高效RPL改进路由协议。改进M-DAO消息使其携带数据传输速率信息,采用双向父节点选择新机制,防止大量待入网节点选择同一父节点,通过边界路由节点使数据在多个RPL实例中合理分配。理论分析和仿真实验结果表明,所提协议的网络吞吐量、数据分组传送成功率和网络生存时间优于现有相关协议。

一种快速低开销的移动节点分布式寻路RPL路由协议

针对低功耗有损网络(Low Power and Lossy Network,LLN)中移动节点作为中继节点时,存在无线链路易断开、数据传输成功率较低和控制开销较高的问题,提出了一种快速低开销的移动节点分布式寻路RPL路由协议(Mobile Node Distributed Pathfinding RPL Routing Protocol,MNA-RPL)。首先,提出一种邻居表自适应更新机制,依据邻居表快速切换父节点;其次,提出一种父子节点双断开机制,能够有效减少数据包丢失;最后,提出一种基于速度动态管理的Trickle计时器,根据自身速度动态调整DIO广播周期。理论分析和仿真结果表明,与主流路由协议相比,该协议在数据传输和控制开销等方面的性能均有一定的提升。

An Improved RPL Algorithm for Low-Power and Lossy Networks

The routing protocol for low-power and lossy networks(RPL),standardized by Internet Engineering Task Force(IETF),is mainly designed to use for Low-power and Lossy Networks(LLNs).To solve the problems of several important routing metrics are not evaluated,the optimal path may contain long single hop links,lack of scientific multi-routing metrics evaluation method and mechanism to balance the parent child number(especially the parent with one hop away from root),this paper proposes an improved RPL algorithm for LLN(I-RPL).First of all,we propose the evaluated routing metrics:child number of parent,candidate parent number,hop count,ETX and energy consumption index.Meanwhile,we improve the path ETX calculation method to avoid selecting optimal path containing long single hop links.Then we design a novel lexical method to synthetically evaluate candidate parents.Meanwhile,based on the evaluation results of candidate parents,we design a novel objective function and a new calculation node rank method which can also be used for selecting the optimal path.Finally,evaluation results show that I-RPL outperforms ETXOF and several other improvements in terms of packet delivery ratio,latency,etc.

BE-RPL:Balanced-load and Energy-efficient RPL

Internet of Things(IoT)empowers imaginative applications and permits new services when mobile nodes are included.For IoT-enabled low-power and lossy networks(LLN),the Routing Protocol for Low-power and Lossy Networks(RPL)has become an established standard routing protocol.Mobility under standard RPL remains a difficult issue as it causes continuous path disturbance,energy loss,and increases the end-to-end delay in the network.In this unique circumstance,a Balanced-load and Energy-efficient RPL(BE-RPL)is proposed.It is a routing technique that is both energy-efficient and mobility-aware.It responds quicker to link breakage through received signal strength-based mobility monitoring and selecting a new preferred parent reactively.The proposed system also implements load balancing among stationary nodes for leaf node allocation.Static nodes with more leaf nodes are restricted from participating in the election for a new preferred parent.The performance of BE-RPL is assessed using the COOJA simulator.It improves the energy use,network control overhead,frame acknowledgment ratio,and packet delivery ratio of the network.

基于接收信号强度的安全RPL路由

低功率低损耗网络路由(Routing Protocol for low power and Lossy network,RPL)是无线物联网的典型路由。由于未采用集中安全机制,RPL路由易受女巫攻击。为此,提出基于接收信号强度的防御女巫攻击的RPL路由(RSSI-based against Sybil attack RPL,RSPL)。RSPL路由通过统计接收信号的强度值,并结合邻居节点的观察,估算节点可信度,进而检测攻击节点。同时,利用链路的传输期望次数和链路信任值修改RPL路由中的目标函数,进而阻止攻击节点参与路由。性能分析表明,相比同类算法,提出的RSPL路由降低了检测攻击节点的误检率,提高了数据包传递率。

6LoWPAN网络中RPL路由协议的仿真与研究

无线传感器路由协议由于受到硬件的限制,节点的能量、处理能力、存储能力都受到极大的制约.RPL(Routing Protocol for Low pow er and Lossy Netw orks)协议是工作在IPV6无线传感器网络网络层的路由协议,由IETF(Internet Engineering Task Force)的ROLL(Routing Over Low-pow er and Lossy netw orks)工作组专门为低功耗有损网络而提出的距离矢量路由协议.详细介绍AODV路由协议,阐述了RPL路由协议的相关术语、协议原理和拓扑结构;利用Contiki操作系统和其自带的仿真器Cooja模拟了RPL路由协议的运行过程,包含采用3种控制消息进行向上路由和向下路由的建立的过程,RPL路由协议的拓扑构建过程,数据包路由过程和Trickle定时器的应用;通过与传统WSN路由协议AODV在数据递交率、端到端时延等性能参数的仿真对比,验证RPL路由协议在低功耗有损网络中具有较高的性能.

无线传感器网络的RPL路由协议研究

路由协议执行网络拓扑描述、路由选择和数据包转发的功能,影响整个网络的性能和存活时间。现有的路由协议需要发送大量数据包维护网络拓扑,以及大量的存储空间来存储路由条目。由于硬件的限制,无线传感器节点无论是能量,还是其处理能力、存储能力都受到极大的制约。因此,IETF RoLL工作组提出了一种针对低功耗有损网络的IPv6路由协议,即RPL路由协议。文中对RPL路由协议的拓扑构建过程、数据包路由过程和Trickle定时器的算法等进行了分析,通过使用COOJA仿真工具对其进行仿真,验证了RPL路由协议在低功耗有损网络中具有较高的性能。

基于三角模算子的RPL协议路由优化算法

针对当前低功耗有损网络拓扑构建及路径选择的参考度量单一,能量均衡性差的问题,提出了一种基于三角模算子的RPL协议路由优化算法。本文阐述了低功耗有损网络路由协议的网络拓扑构建机理和路由过程,基于三角模融合算法,重新定义了网络节点的能量指标和逻辑距离隶属度并进行了融合,更为合理地进行父节点选定,实现数据采集传输业务可靠性和有效性的进一步提升,最后通过实验仿真验证了改进后的路由协议性能。

基于普通节点负载均衡的RPL路由协议

传统的RPL路由协议并未涉及到节点负载均衡的问题,容易造成网络局部负载过重导致部分节点死亡。阐述了RPL路由协议的拓扑构建、路由过程及一些现有的目标函数,定义了邻居距离和剩余能量级别两个参考指标,通过划分能量级别和改变通信半径两重负载均衡方法,提出了一种基于普通节点负载均衡的RPL路由协议——OLB-RPL。通过实验仿真验证结果证明改进后的协议可以实现网络中普通节点的负载均衡,并且在减少节点能量消耗的同时延长了整个网络的生存时间。

基于期望寿命与均衡能量消耗的RPL路由协议

针对低功耗有损网络路由协议(RPL)中能量消耗较大的问题,提出一种改进的RPL路由协议。该协议识别能量瓶颈节点,最小化能量瓶颈节点的能量消耗,定义期望寿命(ELT),假设ELT为度量估计瓶颈节点的寿命,并考虑流量和链路质量信息,估计瓶颈节点消耗的平均能量,从而均衡能量消耗。利用ELT构建有向无环图,实现RPL协议。仿真结果表明,与基于链路质量的RPL和基于剩余能量的RPL相比,该协议能有效延长网络寿命。

改进的基于网络寿命的RPL路由协议

为提高无线传感器网络(WSN)的寿命,提出一个能量平衡路由协议的设计方案,该协议不再侧重于最小化所有节点的平均能量消耗,重点识别能量瓶颈节点,最大限度降低其能量消耗以达到网络寿命的最大化。定义一个估计的预期寿命(ELT),用该值度量这些瓶颈节点寿命,通过剩余能量和链路可靠性等约束条件,估计瓶颈节点的平均能耗,选择最优的路径,均衡能量消耗。实验结果表明,与预期发送次数(ETX)和剩余能量两种协议相比,该协议能够有效延长网络的寿命。

基于期望寿命的能量均衡RPL研究

目前基于能量均衡的低功耗有损网络路由协议RPL(Routing Protocol for Lowpower and lossy networks)在网络拓扑构建的过程中由于未考虑备选父节点上一跳节点的期望寿命,从而导致所构建的网络不能较好地实现能量均衡的问题。对此提出一种基于期望寿命的能量均衡RPL(Expected Life Time-based Energy Balance RPL,ELT-EB-RPL)。构造一种复合路由判据,包括传输跳数、期望传输次数和节点期望寿命,同时,节点在选择最优父节点时需综合考虑其备选父节点及备选父节点上一跳节点的期望寿命。在不增加额外控制开销的前提下,提出一种“节点间期望寿命信息通告”策略,以便节点作出正确的路由选择。通过仿真实验对该方案的性能进行了对比分析。结果表明,在不同发包速率下该方案能够有效实现能量均衡和延长网络寿命。

一种农田RPL墒情监测网络传输调度的优化算法

在RPL(routing protocol for LLN)协议应用于农田墒情监测传感网络的过程中,保证网络中的节点能够长期有效工作成为关键问题。为此,设计了一种基于间隔更新思想的控制算法IUTA,对在一致性和不一致性事件发生时的处理机制进行了改进。在网络中节点复杂度变化的情况下,通过Cooja实验仿真模拟了网络中节点传递数据节省的功耗以及成功率两者动态变化的过程。结果表明,IUTA有效降低网络中节点传输功耗,同时对数据传输成功率影响甚微。

基于负载均衡的高能效LLN路由协议

由于低功耗有损网络LLN (low power and lossy networks)呈树形结构且节点的能量受限,一旦网络中出现能量瓶颈节点而未及时处理,将会严重影响网络各方面性能。因此提出一种基于负载均衡的高能效LLN路由协议。当检测出能量瓶颈节点后,对溪流计时器重置策略进行改进,及时将能量瓶颈节点能量不足的状态通告给其子节点。提出一种能量瓶颈节点子节点的切换机制,旨在降低能量瓶颈节点的能耗速率,实现节点高能效。仿真结果表明,该方法在网络生存时间和节点死亡率等性能方面优于现有路由算法,其中网络平均生存时间延长了10.53%,节点死亡率降低了18.59%。

一种高效低时延的RPL跨层优化机制

低功耗有损网络路由协议RPL中的路由度量存在一定局限性,从而导致网络拓扑不均衡以及数据传输路径非最优等问题。提出一种高效低时延的RPL跨层优化机制CL-ORPL。综合考虑网络深度、链路队列利用率以及期望传输次数等多种度量,以完善最优父节点选择机制。目的地通告对象确认消息(DAO-ACK)携带上一跳节点信息,通过跨层旁听DAO-ACK消息建立两跳横向路由。仿真结果表明,CL-ORPL机制的数据传输平均端到端时延、数据传输成功率以及网络生存时间等性能优于RPL和QU-RPL协议。

真实环境下RPL路由协议性能评估

对RPL路由协议在实际环境中的性能进行了测试和分析。首先对测试环境的软硬件参数做了介绍;在此基础上,定义了吞吐率、数据包交付率、路由公平性和路由协议开销四个性能指标,并对这四个指标做了阐述;然后针对上述四个性能指标进行了测试和分析;最后对分析结果做了总结,并对进一步的工作做了展望。

基于6LoWPAN的RPL路由协议研究

对无线个域网的协议体系进行了介绍,在此基础上,对RPL路由协议的制定背景、相关标准的现状和作用进行了阐述;详细介绍了RPL路由协议的相关术语、工作原理和拓扑结构。最后,以实例的方式介绍了RPL路由协议如何采用3种控制消息进行向上路由和向下路由的建立,并对Storing Mode和Non-Storing Mode两种向下路由建立模式的异同点进行了分析。

无线传感器网络的RPL路由协议研究

在无线传感器网络中,节点的处理能力、存储能力和能量都受硬件限制较大。RPL路由协议是由IETF RoLL工作组专门为低功耗有损网络提出的IPv6路由协议。该文详细介绍了RPL路由协议的拓扑结构、路由构建及安全机制。最后通过Contiki自带的Cooja仿真工具对路由协议进行模拟仿真,验证了该路由协议在无线传感器网络中的高效性。

6LoWPAN网络RPL路由协议的性能评估

该文介绍了RPL路由协议的相关术语、工作原理和拓扑结构。利用Contiki操作系统和其自带的仿真器COOJA模拟了RPL路由协议的拓扑构建过程,数据包路由过程和在不同丢包率情况下的应用,评估RPL路由协议的整体性能开销,验证了RPL路由协议在低功耗有损网络中具有较高的性能。

基于剩余级别负载均衡的RPL路由协议

低功耗有损网络LLNs(Low-Power and Lossy Networks)中,RPL路由协议可以减少能耗和延长网络生命周期,但是负载的不均衡严重影响了RPL路由协议的性能。据此,提出了一种优化的RPL路由协议—WLB-RPL。该协议以节点剩余能量以及节点平均邻居距离为权重计算剩余级别,并通过动态调整通信半径完成路由构建,以均衡能量。仿真结果表明,改进后的路由协议可以对之前的负载均衡进行更好的优化,达到了理想的效果。