A雙路由樹建設(shè)

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1、一種新型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多路徑路由協(xié)議Li-MingHe中國西安，長安大學，信息工程學院電了郵件：limhe08@yahoo.com.cn摘要——在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）中，多路徑路Ftl可以找到從源節(jié)點向匯節(jié)點的多種路徑，以實現(xiàn)高可靠性和高能源效率。然而，現(xiàn)有的多路徑路出宓議建構(gòu)多個路徑，都需耍長時間的潛伏期，以及高開銷[11][12][13]。木文提出了一種新的WSNs多路徑路由協(xié)議，可以用短延遲和低開銷發(fā)現(xiàn)多個路徑。性能分析和仿真結(jié)果表明，我們所建議的協(xié)議在延遲和開銷兩方面，有許多性能優(yōu)于現(xiàn)有的艾他協(xié)議。關(guān)鍵詞——多路徑路由；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)1導言近年來，

2、一種特殊的AdHoc網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）吸引了很多研究人員的注意[1]。WSNs包括了大量的微小的低功耗器件，能夠進行遙感和通信任務(wù)。在WSNs中,無線設(shè)備通常稱為節(jié)點，它自發(fā)地形成一個網(wǎng)絡(luò)，而不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施，以便多跳無線網(wǎng)絡(luò)的建造。WSN的主要任務(wù)是感知、收集、處理和傳遞數(shù)據(jù)，包括物理參數(shù)和中心基站的活動，收集到的資料可用于各種用途。WSNs的應(yīng)用是相當多的，例如，緊急情況的應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測、在戰(zhàn)場上的信息收集，實丿施入侵檢測等。除了傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)像移動adhoc網(wǎng)絡(luò)的共同特點，WSNs還有一些特別的應(yīng)用，如有限的能源和帶寬資源，節(jié)點部署的高密度，而廉

3、價和可靠的傳感器節(jié)點是容易發(fā)生故障的。由于這些固有的特點，區(qū)分WSNs與其他網(wǎng)絡(luò)，WSNs的路由問題是非常具有挑戰(zhàn)性的。例如，若干傳感器節(jié)點相對比較大，就不可能為所有節(jié)點建立一個全球性的解決方案。因此，傳統(tǒng)的基于IP的協(xié)議不得用于WSNso最近，深入研究工作的重點是專為WSNs設(shè)計路由協(xié)議，如[2-10]o這些路由協(xié)議中，有些可以找到從源節(jié)點向匯節(jié)點的多個路徑。遙感數(shù)據(jù)將沿著這些道路在同一時間進行傳遞。多路徑路由可以實現(xiàn)兩個主要好處：首先，隨著傳輸負載在多個路徑Z間的均衡，節(jié)點的能源燃燒更加公平。因此，提高了能源效率并延長了網(wǎng)絡(luò)的壽命。第二，多路徑提供兀余的數(shù)據(jù)傳輸

4、，從而提高傳遞的可靠性。C?有人為WSNs提出了一種流行的數(shù)據(jù)聚集范式，所謂定向擴散［11］,可以找到從源節(jié)點向匯節(jié)點上的多個路徑以較低的傳輸率進行數(shù)據(jù)傳輸。在文獻［12］中，有人等人提出了一個新穎的編織多路徑計劃，結(jié)果出現(xiàn)幾個部分分離的多路徑計劃。在文獻［13］中德布等人提出了所謂RelnForM的多路徑協(xié)議，以支持傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息意識。然而，現(xiàn)有的多路徑路由協(xié)議中建構(gòu)多個路徑具有長潛伏期和高開銷的缺點，從而大大降低了它們的應(yīng)用價值。本文提出了一種WSNs的新的多路徑路由協(xié)議，短延遲和低開銷就可以發(fā)現(xiàn)多個路徑。我們提出的I辦議有三個階段：雙路由樹建設(shè)，路出發(fā)現(xiàn)，數(shù)

5、據(jù)傳輸。木文其余章節(jié)安排如下。第二節(jié)提出了系統(tǒng)模型。我們提出的協(xié)議在第三節(jié)。第四節(jié)給出了執(zhí)行力評估。最后是結(jié)論。二系統(tǒng)模型本文作出以下假設(shè)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由基站（BS）和一套傳感器節(jié)點組成，節(jié)點分散在區(qū)域A,網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)屮心。每個傳感器節(jié)點的能量受到約束，具有能源的認知。每個節(jié)點有一個獨特的標識符（ID），可以直接與它的近鄰溝通。鏈接層協(xié)議確保這一通信。每兩個節(jié)點Z間的聯(lián)系是雙向的。三我們提出的路出協(xié)議擬出的多路徑路由協(xié)議是由三個階段組成：雙路由樹建設(shè)，路由發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸。A.雙路由樹建設(shè)雙路由樹構(gòu)造兩棵樹：查詢樹是根植于匯節(jié)點，搜索樹是根植在源節(jié)點。兩棵樹開始構(gòu)建

6、時，匯節(jié)點傳播查詢信息，源節(jié)點傳播搜索信息。當一個節(jié)點收到查詢信息時，它進入該查詢樹。當一個節(jié)點收到搜索信息，進入搜索樹。兩棵樹的建造中止于同一時間。期間的建設(shè)決定了兩棵樹的大小，即兩棵樹節(jié)點的數(shù)目。兩棵樹建成以后，有一些節(jié)點同吋屬于兩棵樹，所謂共享節(jié)點。兩棵樹構(gòu)建時間越長，共亨節(jié)點越多。B路由發(fā)現(xiàn)在這一階段，從源節(jié)點向匯節(jié)點的多條路徑被發(fā)現(xiàn)。在第一階段為每個共享節(jié)點建造雙路曲樹，從源節(jié)點到這一共享節(jié)點只有一個路徑可以發(fā)現(xiàn)，然后到匯節(jié)點。一個共享節(jié)點可以決定一個路徑。由于有多個共亨節(jié)點，可以發(fā)現(xiàn)多個路徑。C.數(shù)據(jù)傳輸當源節(jié)點已收集到遙感數(shù)據(jù)，它沿著前一階段發(fā)現(xiàn)的多條

7、路徑發(fā)送數(shù)據(jù)到匯節(jié)點。四評估我們擬出的協(xié)議在雙路由樹建設(shè)的這個過程小，查詢和檢索的信息是由廣播接收器轉(zhuǎn)發(fā)的，從匯節(jié)點到源節(jié)點再到外面。我們假設(shè)查詢和搜索信息的速度是相同的，并且信息在不同的方向的傳輸速度是相同的。因此，查詢和搜索信息形成兩個圈子，屮心分別是匯節(jié)點和源節(jié)點。隨著時間的推移，這兩個圈子越來越大。當他們相互交叉時，共享節(jié)點出現(xiàn)。兩棵樹的建設(shè)時期確定兩個圈子的大小，從而決定了共享節(jié)點的數(shù)日。這時期越長，兩個圓圈越大，共享節(jié)點越多。圖1顯示了兩個半徑為R的圈了，其中兩個中心之間的茨離，即匯節(jié)點到源節(jié)點之間的距離，是Do這兩個圓圈相交，形成一個。的中心角。假