一种基于分簇的优化定向扩散路由协议

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1、一种基于分簇的优化定向扩散路由协议梁小宇1刘泉1刘新华1（1武汉理工大学信息工程学院湖北武汉430070）摘要：提出了一种优化的路由协议CBODD(Cluster-basedOptimizingDirectedDiffusion)。该协议是一种利用被动分簇来简化网络拓扑、抑制泛洪传播产生的冗余消息从而达到节约能量，实现能源有效性的定向扩散路由协议。我们在文中详细地描述了DDBC协议及其实现算法，并在NS2上进行了仿真，实验结果表明，CBODD协议相比传统的定向扩散路由协议具有更好的能源有效性和更小的网络延迟。而且在节点大规模增加时，仍然具有良好的性能。关键词：CBODD；被动分簇；无线传感网络

2、；路由协议ACluster-basedOptimizingDirectedDiffusionRoutingProtocolLIANGXiaoyu1,LIUQuan1,LIUXinhua1（SchoolofInformationEngineering,WuhanUniversityofTechnologyWuhan,Hubei,China430070）Abstract：AnoptimizedroutingprotocolCBODD(Cluster-basedOptimizingDirectedDiffusion)thatwasusedfordirecteddiffusionispresented

3、tofullyutilizethebenefitsofclusteringinthewirelesssensornetwork.CBODDisanenergy-efficiencyroutingprotocolbasedonpassiveclustering,whichpredigestsnetworktopologyandsavesenergybysuppressingtheredundantmessageinplainflooding.TheCBODDprotocolanditsimplementationalgorithmweredescribedindetailinthispaper.

4、WealsosimulatedtheroutingprotocolinNS2,theresultsshowthatCBODDismoreenergy-efficientandhasagoodperformanceevenwhenthenumberofnodesincreasedinlargescalethantraditionaldirecteddiffusionroutingprotocol.Keyword：CBODD；passiveclustering；WSN；routingprotocol5中图法分类号：TP393.02引言无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。近年来随着微电子技

5、术、传感器技术及通信技术的发展，无线传感器网络技术发展迅猛，进展很快使得无线传感器网络的前景一片光明。但是，由于无线传感器网络具有硬件资源有限、电源容量有限、以数据为中心、自组织、多跳路由、动态拓扑、节点数量众多且分布密集等特点，许多现有的路由协议都不适用于它，特别是大规模无线传感器网络。在现有的路由协议中，以数据为中心、具有良好扩展性的定向扩散算法比较适合于大规模无线传感器网络[1]，但是由于定向扩散算法中主要依赖耗能大的平面泛洪来建立路由，将导致它在大规模收稿日期：2011-03-22作者简介：梁小宇（1975-），女，重庆人，职称讲师，博士.基金项目：国家青年自然科学基金项目（20091

6、j0091）无线传感器网络中消耗能量更为严重，基于此，在定向扩散算法的基础上提出了一种改进的基于分簇的定向扩散路由协议。该协议是一种利用分簇来简化网络拓扑、抑制泛洪传播产生的冗余消息从而达到节约能量实现能源有效性的定向扩散路由协议。1.定向扩散路由协议向扩散路由（DirectedDiffusionRouting）是一种经典的以数据为中心的路由机制【2】。定向扩散是一种以数据为中心的路由协议。汇节点向所有传感器节点发送其嗜好（interest，即通过分配不同属性值来表示不同任务的描述符），每个传感器节点在收到嗜好后保存在各自的缓存（Cache）中。每个嗜好项(interestentry)包含一个

7、时间标签域（timestampfield）和若干个梯度域（gradientfield5，按成本最小化和能量自适应原则引导数据扩散的方向）。当一个嗜好传遍整个网络后，从源节点（即嗜好所在区域的传感器节点）到汇节点之间的梯度就建立起来了。一旦源节点采集到嗜好所需的数据，则源节点沿着该嗜好的梯度路径传输数据到汇节点或基站。其中，源节点采集的数据首先在本地采用数据融合技术进行整合，然后在网上传输。显然，定