基于改进GEAR路由的虚拟直线路由算法

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1、基于改进GEAR路由的虚拟直线路由算法摘要：无线传感器网络由于节点能量有限，路由算法直接影响节点的能量消耗和网络能量均衡使用，对延长整个网络的生存周期至关重要。GEAR路由采用贪婪算法实现局部最优，没有足够的拓扑信息，不能确保路由效率。虚拟直线路由算法结合GEAR路由算法的思想，以网络中各节点在正常工作模式下能够有效收发信息的最大距离为基准，将网络中节点虚拟为不同直线，得到各节点确定性的传输路径，减少信息传输中选择路由所消耗的能量并通过多跳减少通过的中间节点数目，实现降低网络能量消耗，达到提高网络生存周期的目标。关键词：GEAR路

2、由；多跳；根节点；虚拟直线；时间戳AlgorithmofVirtualLinesRoutingBasedonImprovedGEARRoutingAbstract:Becausetheenergyofnodeinwirelesssensornetworkislimited,theroutingalgorithmdirectlyaffectstheenergyconsumptionandthenetworkenergybalance,anditisveryimportanttolengthenthelifetimeofnetwork

3、s.TheGEARrouteusesthegreedyalgorithmrealizationtobelocaloptimal,butcan’tguaranteetherouteefficiencybecauseoflackingtheenoughtopologicalinformation.ThevirtuallinesroutingalgorithmaccordingtotheGEARroutingalgorithmdividesallnodesintodifferentvirtuallinesanddifferentlaye

4、rsbasedonthemaximumdistancewithwhichthenodescaneffectivelyreceiveandsendthemessage，theneverynodecangetadefinitetransmissionroute.Byreducingthemiddletransmissionnodes,thenetworkscanreducetheenergyconsumptionandbalancetheenergy.Thenetworklifetimecanbeeffectivelyextended

5、.Keywords:GEARrouting;Multi-hop;Sinknode;Virtualline;Timestamp0引言近年来，随着低成本、低功耗的微电子产品发展以及无线传输技术的提高，无线传感器网络在各个领域得到飞速发展。无线传感器网络是一种与应用密切相关的网络，使其具有不同的分布方式和网络环境，为了更好的完成数据传输和延长网络的生存周期，需要根据网络设计一种满足应用需求的路由策略。无线传感器网络的路由协议需要高效利用能量，同时要为节点信息传输选择合适路径，与传统网络的路由协议相比，主要有以下特点：(1)无线传感器网络

6、中节点能量有限，延长整个网络的生存周期成为其路由协议设计的重要目标；(2)以数据为中心，无线传感器网络所关注的是监测区域的感知数据，而不是具体哪个节点获取的信息，不依赖于全网唯一的标识；(3)传感器网络的应用环境千差万别，通信模式不同，没有一个路由机制适合所有的应用，即传感器网络应用相关性[1]。因此，传统路由协议不能有效地用于无线传感器网络。针对无线传感器网络中数据传送的特点和难题，许多新的路由协议得到了提出，这些路由协议可以大致分为4类：洪泛式路由协议；层次式路由协议；以数据为中心的路由协议；基于位置信息的路由协议[2]。1算

7、法的提出能量路由算法以节点当前剩余能量为考虑的主要问题，同时要求在路由选择上以能量消耗最少为选择当前信息传输路径的依据[3]。事实上，节点能量有限，尽管存在一条能量损耗最小的路径，但如果始终以该路径为信息传输通道，势必使该路径中节点能量急剧下降，该路径也将很快失去传输信息的能力，进而影响整个网络性能[4]。GEAR路由机制根据事件区域的地理位置信息，同时每个节点知道自己的位置信息和剩余能量信息，通过这些特征建立汇聚节点到事件区域的优化路径，避免了洪泛传播方式，从而减少了路由建立的开销，形成能量高效的数据传输路径[5]。但GEAR路

8、由采用贪婪算法是一种局部最优算法，不能够全面分析网络拓扑结构，路由过程中可能遇到空洞，反而降低了路由消息，对此，提出了虚拟直线路由算法，解决节点信息传输中确定性路径的问题。在无线传感器网络中，作为根节点或者是汇聚节点，通常处于连续工作状态，其能量损