基于節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究
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2．2 DD協(xié)議
DD(Directed Diffusion)是Estrin等人專為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的路由協(xié)議。匯聚節(jié)點(diǎn)將查詢?nèi)蝿?wù)封裝成興趣消息(interest)的形式，采用洪泛方式傳播興趣消息到其他節(jié)點(diǎn)，興趣消息用來表達(dá)用戶對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)感興趣的信息。在興趣消息的傳播過程中，協(xié)議逐跳地在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸梯度。節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方向傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)。定向擴(kuò)散的最大特點(diǎn)是引入網(wǎng)絡(luò)梯度的概念，其優(yōu)勢(shì)在于擴(kuò)散過程能夠?qū)凑战?jīng)驗(yàn)選取的較優(yōu)路徑緩存以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，并且提高節(jié)點(diǎn)間的有效性、魯棒性和協(xié)作的可擴(kuò)展性。
2．3 GEAR協(xié)議
GEAR(Geographical and Energy Aware Routing)是一種典型的地理位置路由協(xié)議。該算法的提出基于以下思想：在傳感器網(wǎng)絡(luò)中向適當(dāng)區(qū)域發(fā)送查詢時(shí)，此查詢數(shù)據(jù)中包含了位置屬性信息，因此，可以利用這一信息將在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散的信息傳送到適當(dāng)?shù)奈恢脜^(qū)域中。該算法引入了預(yù)估費(fèi)用(estimated cost)和學(xué)習(xí)費(fèi)用(1earning cost)，通過比較兩者值的大小來選取更接近匯聚節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)作為下一跳。GEAR利用能量和地理信息作為啟發(fā)式選擇路徑向目標(biāo)區(qū)域傳送數(shù)據(jù)，它是在DD的基礎(chǔ)上提出的，但由于GEAR只考慮向某個(gè)特定區(qū)域發(fā)送興趣，而不是像DD那樣發(fā)布到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此，GEAR相對(duì)DD更加節(jié)省能量。
2．4 SAR協(xié)議
SAR(Sequential Assignment Routing)協(xié)議是一個(gè)典型的具有QoS意識(shí)的路由協(xié)議。該協(xié)議通過構(gòu)建以匯聚節(jié)點(diǎn)的單跳鄰節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的多播樹來實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的多跳路徑，即匯聚節(jié)點(diǎn)的所有下一跳鄰節(jié)點(diǎn)都以自己為根創(chuàng)建生成樹，在創(chuàng)建生成樹過程中考慮節(jié)點(diǎn)的時(shí)延，丟包率等QoS參數(shù)以及最大數(shù)據(jù)傳輸能力，這樣就反向建立了到匯聚節(jié)點(diǎn)的具有不同QoS參數(shù)的多條路徑。SAR的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是綜合考慮了能效和QoS，仿真結(jié)果表明，與只考慮路徑能量消耗的最小能量度量協(xié)議相比，SAR的能量消耗較少。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/163861.htm
3 路由協(xié)議對(duì)比分析
節(jié)能是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的特征，因而高效地利用能量是無限傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)。LEACH和PEGASIS具備很好的節(jié)能策略，SPIN，DD，GEAR，SAR也分別具備相應(yīng)的節(jié)能策略。但是，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用高度相關(guān)，所以路由協(xié)議在節(jié)能的前提下還要滿足以下方面的性能要求：以數(shù)據(jù)為中心、支持?jǐn)?shù)據(jù)融合、基于節(jié)點(diǎn)定位、具有可擴(kuò)展性、魯棒性、提供QoS支持等。依據(jù)上述性能指標(biāo)，對(duì)描述的路由協(xié)議特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比的結(jié)果如表1所示。
4 結(jié) 語
深入分析了低功耗路由協(xié)議LEACH及PEGAS―IS，希望能對(duì)以后LEACH及PEGASIS協(xié)議的改進(jìn)起到一定的推動(dòng)作用。在綜合所述的路由協(xié)議基礎(chǔ)之上，總結(jié)出以下幾種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議能量?jī)?yōu)化方法：
(1)數(shù)據(jù)融合。節(jié)點(diǎn)通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，降低網(wǎng)絡(luò)開銷，節(jié)省能量。
(2)數(shù)據(jù)命名。數(shù)據(jù)命名機(jī)制能高度搜索用戶所需數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的重復(fù)發(fā)送，降低了網(wǎng)絡(luò)開銷。
(3)局部協(xié)商技術(shù)。協(xié)商技術(shù)能夠有效地避免由于節(jié)點(diǎn)間重復(fù)地收發(fā)大量冗余信息所造成的能量浪費(fèi)。
(4)隨機(jī)路由選擇。路由協(xié)議支持到目的地的低開銷多種路由會(huì)使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載趨于平衡，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。除了能量高效，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議還存在一些挑戰(zhàn)，如QoS和帶寬的高效利用，在能量有效性的前提下提供對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的支持，網(wǎng)絡(luò)安全問題等。這些問題將在以后的工作中繼續(xù)深入研究。
評(píng)論