无线传感器网络分布式单向链路检测算法

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1、第11期桑俊俊等：无线传感器网络分布式单向链路检测算法·173·无线传感器网络分布式单向链路检测算法桑俊俊，石胜飞，李建中，熊蜀光（哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：针对在存在单向链路的网络中如何检测单向链路和如何利用单向链路的问题，提出了3种分布式算法。这3种算法的基本思想是通过Beacon数据包交换一部分链路信息帮助发现单向链路。实验结果显示，使用提出的分布式链路检测算法可以将路由路径的平均长度减少37.8%~39.24%，路由层平均数据发送成功率提高23.82%。模拟实验表明

2、，提出的分布式单向链路检测算法具有很好的可扩展性。关键词：无线传感器网络；单向链路；拓扑发现中图分类号：TP393文献标识码：B文章编号：1000-436X(2008)11-0165-08Unidirectional-linkdetectionalgorithmsinwirelesssensornetworksSANGJun-jun,SHISheng-fei,LIJiang-zhong,XIONGShu-guang(SchoolofComputerScienceandTechnology,HarbinInstitu

3、teofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:Threedistributedapproacheswerepresentedtodetectunidrectional-linksandtosupportroutingprotocolstousethem.ThemainideaoftheseapproacheswasusingBeaconmessagetoexchangesomeinformationbetweennodes.Reallinkdatabasedexperimen

4、tsshowthattheseapproachescanreducetheaveragelengthofroutingpathby37.8%~39.24%,andcanimprovetheaveragedeliverratioby23.82%.Simulationexperimentsshowthattheseapproachesarebothefficientandscalable.Keywords:wirelesssensornetworks;unidirectionallinks;topologydiscov

5、ery第11期桑俊俊等：无线传感器网络分布式单向链路检测算法·173·1引言收稿日期：2008-06-15；修回日期：2008-10-10基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）基金资助项目（2006CB303000）；国家自然科学基金资助项目（60533110，60703012）；黑龙江省青年科技专项基金资助项目（QC06C033）FoundationItems:TheNationalBasicResearchandDevelopmentProgramofChina(973Program)(2006C

6、B303000);TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60533110,60703012);HeilongjiangProvinceFoundationforYoungScholars(QC06C033)随着微电子技术和通信技术的日趋成熟，由大量同时具有通信能力、感知能力和计算能力的无线传感器节点构成的无线传感器网络成为学术界和工业界共同关注的研究热点。无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的多跳自组织的网络系统。无线传

7、感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的通信能力、计算能力和存储能力都非常有限。同时，无线传感器节点通过电池供电，能量也非常有限。由于无线传感器网络节点数量众多、分布范围广泛、工作环境复杂，使得几乎不可能给传感器节点更换电池补充能量。因此，尽可能减少节点的能量消耗、延长网络的工作时间是无线传感器网络研究中重点关注的话题[1]。目前，在无线传感器网络通信的研究中，大量通信协议的提出都是基于链路是双向对称这一假设的。即如果节点A能和节点B通信，那么节点B也能和节点A第11期桑俊俊等：无线传感器网络分布式单向链路检测算法

8、·173·通信。随着研究的深入，越来越多的研究人员开始关注真实环境中的传感器网络的链路特性[2~7]。2002年，UCLA的研究人员Ganesan等人[3]通过实验方式对大规模无线传感器网络中的通信进行了分层研究。他们的实验结果表明：在链路层，随着节点之间距离的增加，对称链路所占的比例呈现加速减少的趋势；随着节点发射功率的减小，对称链路所占的比例也呈现加速减