无线传感器网络的能量平衡多播路由协议

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1、无线传感器网络的能量平衡多播路由协议TaeheeKim,HosungPark,Min-SookJin,BatzorigSambuu,andSang-HaKim大韩民国305764，大田，220长庚洞儒城区忠南国立大学，计算机工程学院{thkim，hspark，badamul，sbat}@cclab.cnu.ac.kr和shkim@cnu.ac.kr摘要——在无线传感器网络中，现有的基于位置的多播协议通过静态数据路径，利用组会员的位置信息，传送数据包到组成员。在数据传输路径中路由路径不会改变，除非拓扑变化。

2、因此，路由路径的节点可能由于持续的能源消耗而死亡，因而网络的寿命可能会缩短。本文提出了一种动态的基于位置的多播协议，以通过改变路由路径来平衡网络能耗，从而延长无线传感器网络的寿命。最后，我们利用仿真证明了我们的协议在能源消耗方面的性能改进。索引术语——无线传感器网络；多点传送；生命周期；可扩展性1引言无线传感器网络（WSNs）[1]配备传感器、处理器、内存和无线通信设备，包括能源约束和存储限制节点。最近在该领域的技术进步取得了发展，纤巧、低成本、低功率以及多功能传感器节点[1]，[2]。通过大量节点的协作

3、努力，区域内密集部署[2]，无线传感器网络通常能够执行大量的任务。然而，节点是由轻便电池供电的。即能源作为WSNs的关键因素之一，正在不断消耗，并最终排出，从而WSNs协议应尽量减少节点的能源消耗。节点的能耗与网络的生命周期有着密切的关系，当网络被认为是无功能时，其涵盖从部署到即时的跨度。在第一个节点或百分比节点死亡时它可以推广到即时。因此，为了延长网络的寿命，在路由过程中，整个网络能耗的平衡比只减少总能源消耗更重要。然而，典型的基于位置的多播协议[4-13]设计的目的是降低路由进程中能源消耗总量。在这些

4、协议中，同一组成员的路由路径都没有改变，除非拓扑结构发生变化，虽然在每个节点上使用组成员的位置信息，下一跳构成的路径是动态确定的。因此，能源消耗主要集中在节点的路由路径。这种集中的能源消耗造成网络的生命周期被缩短的事实。图1网络中有两个组播部分如图1，节点的路由路径源A是死亡的，并导致路由黑洞[14][15]。源B需要绕开路由黑洞，沿着漫长、效率低下的道路发出数据包。如果源A的路由路径节点没有死亡，源B就不会不得不沿着较长和低效的道路将数据包传送到目的地。在本文中，我们提出了动态位置组播协议，以通过改变路

5、由路径来平衡网络能耗，以便延长无线传感器网络的生命周期。我们的协议的关键理念是在源和轮转上利用象限为中心。此外，为了提高可扩展性的问题，拟出的协议划分传送数据和目的地的位置信息。本文其余安排如下：第二节介绍了相关的工程。第三节介绍了拟出的协议。第四节给出了我们的协议的性能评价和分析。最后，第五节总结，并讨论了一些悬而未决的问题。二有关的工作全球监测报告GMR[4]协议，在两个方面实现了高能源效率：尽量减少一些节点作为中继节点（费用）和最大限度地减少到达目的地的整体距离（进展）。但是，GMR有两个问题。首先

6、，出于要为每一个数据传输创建相同的路径，能源消耗主要集中在路由路径的节点上。第二，GMR效应并不适合于大规模的网络。所有目的地的位置信息应编码到每一个数据包，以评估的成本和进展情况。这意味着，对于一个有限容量的数据包，大规模多播组中，位置信息比数据占用更大的空间内容。此外，在GMR存在越多目的地，评价变得更复杂，因为在每一跳要对每个子目的地进行成本和进展的评估。HGMR[5]来自HRPM[16]，并继承了它的可扩展性。在HRPM，整个网络分层分割成几个单元，每个单元有一个AP,管理相应的单元中目的地的位置

7、信息。源转发数据到最高级别的接入点APs，最高级别的接入点APs发送数据到当地较低的接入点APs，直到数据包到达最低接入点APs。最低的接入点APs收到数据包，然后逐一单传到多个目的地。这些单传在HGMR中由GMR取代。该HGMR不遭受可扩展性问题，因为只有管理目的地存在于单元中。然而，HGMR有以下问题。首先，一个单元大小可能广泛适用于GMR，极少几个目的地存在于网络中。该网络有一些目的地可能无法分割。在这个时候，单元的大小等于网络规模。第二，所有的传输都集中到接入点APs。虽然APs可以通过散列函数改

8、变到另一个节点，它在单元中是有限的。第三，包必须从上部接入点分层交付到下部接入点。这意味着数据包应首先发送到上部AP，虽然较低的AP比上部AP更接近源。这使得路由路径效率低下。三拟出的协议拟出的协议包括两个阶段：路由路径建立和数据转发，以及路由路径改变。第一阶段在第三节A中有所描述。第二阶段在第三节B中有所描述。第三节提出了一些例外情况和第一阶段的解决方案。A路由路径建立和数据传输拟出的协议的主要目标，是通过改变路由路径平衡网