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无线传感器网络中RPL路由协议性能研究

张宏新;孙懋珩

【摘要】RPL,theRoutingProtocolforLowpowerandLossy

Networks,protocolisaroutingprotocolspeciifcallydesignedforLow

powerandLossyNetworks.RPLsupportsthreecommunicationpatterns

adaptingtodifferentapplications.Inthispaper,wecomparethe

performanceoftwocommunicationpatterns,multipoint-to-pointand

point-to-multipoint,accordingtothreepropertiesintermsofpacketloss

radio,packetdelayandcontrolpacketoverhead.Theresultsareobtained

byseveralexperimentationsconductedinawirelesssensornetworkina

real-lifescenario.TheresultsclearlyshowthatRPLplaysarewardingrole

inwirelesssensornetworks.Butwefoundthatfurtherresearchisrequired

tooptimizethedownwardroutingofRPL.%RPL路由协议是专门设计用于低

功耗有损网络的IPv6路由协议。RPL支持3种通信模式，适用于多种应用。文章

针对RPL的2种信息流模式MP2P（MultipointtoPoint）和P2MP(Pointto

Multipoint)，从丢包率、时延、控制消息开销3个方面对RPL进行了分析。实验

使用传感器节点部署了真实的网络环境并获得相应的数据。实验结果表明了RPL

协议在无线传感器网络中具有较高的路由性能，但是RPL网络中下行路由的建立

与维护需要进一步的优化。

【期刊名称】《无线互联科技》

【年(卷),期】2015(000)021

【总页数】3页(P19-21)

【关键词】RPL;性能评估;路由;无线传感器网络

【作者】张宏新;孙懋珩

【作者单位】同济大学电子与信息工程学院，上海201804;同济大学电子与信息

工程学院，上海201804

【正文语种】中文

无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSNs）由小型、廉价的节点组

成，在一定的区域内相互协作执行复杂的监控任务，并以多跳的方式将数据发送到

目的终端。这些节点通常传输速率低，能量极其受限，同时处理能力有限，因此设

计无线传感器网络中的路由协议具有很大的挑战。IETF组织成立了ROLL工作组，

制订相关的路由协议。工作组制订了RPL协议，主要用于4个领域：城市网络、

建筑自动化、工业自动化以及家庭自动化。

在大量的文献中，针对RPL的multipoint-to-point和point-to-point场景，进

行了大量的分析与研究。然而，对于point-to-multipoint的分析与研究却几乎没

有。为此，文章对RPL上行和下行路由进行了对比研究，针对特定的网络，研究

了丢包率、通信延时以及信令开销等指标。

RPL是距离矢量路由协议。RPL通过根节点构建有向无环图，网络中的每个节点

都有一条到达根节点的路径。节点与根节点的相对距离通过层级（rank）来表示。

节点的层级沿着根节点到叶子节点的方向严格递增。RPL使用目标函数来计算节

点到根节点的路径成本，从而选取最优路径。由于RPL协议将路由转发、处理和

路由路径的优化分离开来，使得RPL针对不同的应用场景具有很高的灵活性。

1.1RPL控制消息

为建立并维护网络拓扑，同时也为了使RPL遵循IPv6的架构，RPL定义了3种新

的ICMPv6控制消息，分别为DODAG信息对象（DODAG