基于gear路由协议无线传感器网络研究

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1、基于GEAR路由协议无线传感器网络研究【摘要】无线传感器网络是一种新兴的网络，它综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术和无线通信技术。它是一种全新的强大的网络信息获取和处理技术，它可以为许多应用提供支持。无线传感器网络路由协议设计的首要目标是高效利用节点能量°GEAR路由协议是一种采用贪婪转发与节点能耗均衡性相结合路由方案的地理位置路由协议。它较好考虑了节点的能量有效性，能很好地适用于无线传感器网络。本文对GEAR路由协议中的估计代价进行了详细的分析，对估计代价中的可调参数a值进行了详细的分析，针对静态

2、、动态、自适应三种情况下a值对GEAR在能量和距离方面的感知产生的影响进行了阐述和说明。【关键词】无线传感器网络；路由协议；GEAR；可调参数a1无线传感器网络1.1传感器网络结构传感器网络系统一般包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署区域称之为监测区域，监测区域内部节点可以通过无线自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地传输，传输过程根据路由协议选择下一节点。中间监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后传输到汇聚节点，发布监测任务以及收集监测数据。该网络主要由感知网络、传输网

3、络以及用户管理网络组成。其典型的工作方式为：被部署的大量WSN节点之间通过自组织形式构成一个感知网络，正其内部每个节点兼具有主机和路由器的双重功能，采集的数据通过节点间的协作转发达到基站（sink节点）。为提高信息的可信度和精度感知数据在向sink节点传输的过程中，可能需要经过多次融合处理，或者根据需要对多个原始数据进行本地综合归纳，从更高的信息层次判断被监测区域所发生的事件。通过基站，WSN可以与外界卫星网络或Internet互联。1.2传感器网络的应用传感器网络的应用前景非常广阔，能够广泛的应用于军事、环境监测和预

4、报、健康护理、智能家居、大型仓库管理等等领域。传感器网络已经成为军事C4SRT系统不可缺少的一部分，受到了军事发达国家的普遍重视，他们陆续投入了大量的人力和财力进行研究。民用方面，主要表现在环境监测和预报系统，传感器系统可广泛的运用在农作物灌溉、土壤状况监测方面的监测运行。在医疗行业运用更为广泛，采集病人心率、血压参数，随时了解病人的病情，这些都是需要无线传感器网络作为支持。1.3无线传感器网络中的路由协议路由协议是指负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，主要包括两方面的功能：寻找源节点和目的节点的优化路径，将

5、数据沿着优化路径正确转发。无线传感器路由协议主要具备一下特点：能量优先、基于局部拓扑信息、以数据为中心、数据存在冗余。针对不同的特点，无线传感器的路由协议主要分为四种类型：能量感知路由协议、基于查询的路由协议、地理位置路由协议、可靠的路由协议。2GEAR路由协议分析2.1GEAR路由协议基本原理传感器网络中，节点通常需要获取它的位置信息，这样采集的数据才会有意义。地理位置路由假设节点知道自己的地理位置信息，节点按照相应的策略转发数据到目的节点。而GEAR路由协议正是此种协议的经典协议。GEAR路由机制根据时间区域的地理

6、位置信息，首先建立汇聚节点到时间区域的优化路径，避免了洪泛的方式，从而大大的减少了路由建立的开销°GEAR路由协议的传输主要分为两个阶段：第一阶段是汇聚节点向目的区域的每个节点发送查询消息；第二阶段是目的区域的节点收到查询消息后反向传输需要的监测信息。汇聚节点发出查询命令发送到时间区域的每个节点，分为两个步骤来完成，不同的情况运用的方式不同。(1)查询消息传送到时间区域GEAR路由用实际代价和估计代价表示路径代价。其中假设节点N发送查询消息P,目标区域为R,并且R的中心为D,我们定义节点N到区域R的实际代价称之为h(N

7、,R)o如果节点N的路由列表中没有他的邻居节点Ni的实际代价h,R),那么就用节点Ni的估计代价来当作一个缺省值。估计代价的公式为：C(N,R)=ad(N,R)+(1-a)e(N)其中，a为可调权值，d(N,R)为某节点N到目标区域中心的距离，e(N)是该节点剩余的能量。从汇聚节点开始的路径建立过程采用贪婪算法。即，节点N的邻居节点事先都知道自己的估计代价是多少，通过Hello消息，节点N可以知道他的所有邻居节点的估计代价,那么N就选择一个到达目的区域代价最小节点作为下一跳。并且更新目前的路由代价，更新方式为：初始的N

8、到R的估计代价为：C(N,R)=ad(N,R)+(1-a)e(N)当N选择Ni为下一跳节点时，N到R的实际代价更新：H(N,R)=h(N,Ni)+c(Ni,R)逐渐的随着每次贪婪转发就更新价值，那么在目标区域时，就已经获得了完整的实际代价值。在转发的路途中，可能会出现一下两种情况：1.每次转发都可以找到距离目标区域代价最小的节点；