一种基于地理位置的无线传感器网络路由协议.pdf

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1、一种基于地理位置的无线传感器网络路由协议张民贵(北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室宽带网中心，北京100876）摘要：无线传感器网络节点的通信半径较短、电量有限，路由协议必然采用多跳转发的方式，节点的能量消耗是路由协议关注的重点。总结了基于地理位置类路由协议的发展现状，提出了基于最大绕过概率转发的解决路由空洞的算法，并从数学上证明了算法的合理性。实现了基于地理位置的无线传感器网络路由协议，并通过仿真验证了路由协议的有效性。关键词：无线传感器网络；路由协议；路由空洞；TOSSIMAGeographicalRoutingProtocolforWirelessSensorNetwor

2、ksZHANGMingui(BroadbandResearchCentre,StateKeyLaboratoryofNetworkingandSwitchingTechnology,BeijingUniversityofPosts&Telecommunications,Beijing,China100876）Abstract：Thecommunicationscaleandpowerofthenodesinwirelesssensornetworksarebothverylimited.Theroutingprotocolspaymuchattentiononthepowercons

3、umingandmustberealizedinmulti-hopmode.ThispapersummarizedthecurrentstatusofthegeographicalroutingprotocolsforwirelesssensornetworksandbroughtforwardtheMaxProbabilityFirstforAvoidingRoutingHolesAlgorithmwhichwasprovedgeometrically.TheGeographicalRoutingProtocolwasrealizedandvalidatedbyTOSSIM.Key

4、Words：wirelesssensornetworks；routingprotocol；routingholes;TOSSIM中图分类号：TP393.1文献标识码：A得自身的地理位置信息，并将这些信息存储1引言在本地。利用这些存储在本地的地理位置信息来建立路由，可以降低网络因专门维护路adhoc、无线局域网等传统无线网络主由协议所需信息而产生的能量开销。这类路要关注服务质量的提高和网络带宽的有效由协议被称为基于地理位置的路由协议。利用率，而无线传感器网络中使用的路由协基于地理位置的路由协议大都采用贪[1]议更加关注如何节省节点的电量消耗。无婪算法，只是在处理“路由空洞”时存在不线传

5、感器节点的通信半径有限，而网络的部[3]同。这里的贪婪算法是指：如果邻居节点署规模往往要超过节点的通信半径，所以节中有比自己到目的节点的距离更近的节点点在进行通信时往往要采取多跳转发的方存在，那么就从自己的邻居中选择距离目标式。为了完成多跳转发，必须在源节点和目节点最近的节点作为下一跳节点。而发生路的节点之间建立路由。如何减少在路由建立由空洞则是指：所有的邻居节点都比自己到过程中的通信开销是路由协议关注的焦点。目的节点的距离远，这时路由过程还没有结在无线传感器网络中，路由协议有很强束，但是无法再用贪婪算法选出下一跳节的应用相关性，不同种类的应用中，路由协点。当使用贪婪算法进行包的转发

6、时，节点议的差别很大。在大量的应用中，节点采集通过本地计算就可以从邻居中选出下一跳到的信息需要结合节点自身的地理位置才节点，算法的复杂度很低，不需要发送任何有实际意义，如环境温度检测、目标跟踪等。数据包以外的路由包，因此通信开销很低。[2]在这类应用中，节点借助于定位工具，获但是在产生路由空洞后，节点就需要向邻居收稿日期：2005-11-29基金项目：国家自然科学基金项目“无线传感器网络关键技术研究（60402012）”节点试探性的发送路由包，以试图解决路由3基于地理位置的无线传感器网络路空洞，这导致算法的复杂度上升，同时也造成通信开销的增加。因此，路由空洞解决的由协议不好会影响基于

7、地理位置路由协议的性能。本文中的路由协议基于这样的一些假2基于地理位置路由的发展现状设：节点的位置固定不变；所有的节点都已经借助于定位系统知晓自己的地理位置；所基于地理位置路由已有很多算法，如有节点的发射功率都相同，从而其通信半径[6][4][3]相同；所有节点都知晓其通信半径内的其它GEM，GPSR、GEAR等。其中，GPSR和GEAR被认为是比较有代表性的解决路节点的地理位置，并把这些其它节点称为邻由空洞的算法。居或称为一跳可达的节点。在GPSR中使用