无线传感器网络中的分布式协作路由和功率分配算法研究

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1、第11期司江勃等：无线传感器网络中的分布式协作路由和功率分配算法研究·77·无线传感器网络中的分布式协作路由和功率分配算法研究司江勃，李赞，党岚君，刘增基(西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，陕西西安710071)摘要：在协作传输最优功率分配的基础上，提出了两种分布式协作路由和功率分配算法，分布式分离路由和功率分配算法与分布式联合路由和功率分配算法。这两种算法集合了物理层和媒质接入层协议，能够取得近似集中式算法的性能。仿真结果表明相对于联合协作路由和功率分配算法，分离协作路由和功率分配算法能够更加有效地节省总的发送功率。

2、关键词：协作路由；分布式算法；功率分配；无线传感器网络中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：1000-436X(2008)11-0067-10DistributedalgorithmsforcooperativeroutingandpowerallocationinwirelesssensornetworksSIJiang-bo,LIZan,DANGLan-jun,LIUZeng-ji(StateKeyLabofIntegratedServicesNetworks,XidianUniv.,Xi’an710071,C

3、hina)Abstract:Basedontheoptimalpowerallocationincooperativetransmission,twodistributedalgorithms,distributedseparaterouteandpowerallocationalgorithm(D-SRPA)anddistributedjointrouteandpowerallocationalgorithm(D-JRPA),wereproposed.ThetwoalgorithmscombiningthePHY(physi

4、callayer)andMAC(media-accesscontrol)protocolcangetthesimilarperformanceasthecorrespondingcentralizedalgorithms.SimulationresultsshowthatcomparedwithD-JRPA,D-SRPAcansavethetotaltransmissionpowermoreefficiently.Keywords:cooperativerouting;distributedalgorithm;powerall

5、ocation;wirelesssensornetworks第11期司江勃等：无线传感器网络中的分布式协作路由和功率分配算法研究·77·1引言收稿日期：2008-06-21；修回日期：2008-10-18基金项目：国家自然科学基金资助项目(60672129)；新世纪优秀人才支持计划基金资助项目(NCET-07-0653)；高等学校学科创新引智计划基金资助项目(B08038)FoundationItems:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60672129);TheProgra

6、mforNewCenturyExcellentTalentsinUniversity(NCET-07-0653);TheProgrammerofIntroducingTalentsofDisciplinetoUniversities(B08038)在无线传感器网络中，当2个节点的距离超过通信范围后，源节点的信息需要经过多跳中继才能被目的节点正确接收。而由于每个节点的能量是有限的，因此设计能够节省发送功率的路由算法是非常重要的。为了提高网络可靠性和节省能量，文献[1,2]给出了不同的路由协议，其中分为基于行为协议和基于连接的路由

7、协议。文献[3]主要分析了基于行为的路由协议，在节省发送功率的同时，提高网络的生命周期，并且给出了各种算法完成路由选择。然而，仅仅通过路由选择节省地发送功率是有限的。最近，协作通信作为一种空间分集技术，能够充分利用无线传输的广播特性，提高通信性能，引起了国内外的广泛关注[4~6]第11期司江勃等：无线传感器网络中的分布式协作路由和功率分配算法研究·77·。根据协作节点发送信息的形式，协作传输可以分为重复协作、编码协作和空时码协作三种形式。对于重复协作传输，在接收端可以通过合并技术，例如最大比值合并、选择性合并等,正确地恢复出信

8、息。与传统的直接数据传输相比，协作传输能够极大地节省发送功率，同样相对于非协作路由，协作路由和功率分配也能够极大地节省发送功率，文献[7~12]已经对协作路由和功率分配算法做了详细的分析和讨论。文献[7]首先证明了协作路由和功率分配存在最优解，然后给出了一种最优化算法获得路由