基于地理位置的无线传感器网络路由协议.doc

基于地理位置的无线传感器网络路由协议RoutingAlgorithmsBasedonLocationInformationforWirelessSensorNetwork郑锴,童利标,陆文骏摘要：基于地理位置的路由协议是无线传感器网络路由协议研究的一个重要方向。运用位置信息指导路由的发现、维护和数据转发，可以优化途径选择，减少路由能耗，实现网络的全局优化。从限制洪泛机制、虚拟分区机制、最优路由确认机制3个方面，可以看出地理位置信息在路由协议中的重要性。关键词：无线传感器网络；路由协议；地理位置；虚拟分区Abstract:Routingalgorithmsbasedongeographicallocationinformationisanimportantresearchsubjectinthewirelesssensornetwork.Theroutingalgorithmsbasedongeographicallocationinformationcanconfirmthebestrouting,reducetheenergyconsumption,andoptimizethewholenetwork.Throughthreeaspectsinvolvingthefloodingrestrictionscheme,thevirtualareapartitionschemeandthebestroutingchoicescheme,theimportanceoflocationinformationisseenintheroutingalgorithm.Keywords:wirelesssensornetwork;routingalgorithm;locationinformation;virtualareapartition无线传感器网络(WSN)是将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点设立在无人值守的监控区域，构成的智能自治测控网络系统。在WSN的实际应用中，特别是军事应用中，往往需要实现对传感器节点的定位，获取监控区域的地理位置信息，因此，位置信息也很自然地被考虑到WSN路由协议的设计中。基于地理位置的路由协议是当前路由协议研究的一个重要方向，受到了广泛关注。基于地理位置的路由协议运用位置信息指导路由的发现、维护和数据转发，可以实现信息的定向传输，避免信息在整个网络的洪泛，减少路由协议的控制开销，优化途径选择，通过运用节点位置信息构建网络拓扑图，易于进行网络管理，实现网络的全局优化。国内外的学者针对不同的应用背景已经提出了多种基于地理位置的路由协议，如何充足地运用地理信息来实现高效的路由是研究的重点。本文将具体分析地理信息在路由协议中的应用，分别从限制洪泛机制、虚拟分区机制、最优路由确认机制等3个方面进行分析。1基于位置信息的限制洪泛机制传统的Flooding洪泛路由协议具有简朴性和鲁棒性的优点[1]，许多路由协议的设计中都采用了洪泛路由的思想，然而洪泛路由存在着信息重叠和信息“内爆”现象，导致了大量的信息冗余和盲目的资源浪费。运用距离、方位等地理信息来指导和限制路由洪泛，界定洪泛路由搜索区域，可以大大提高路由搜索的方向性和有效性。当在路由受限区域内没有合适的途径时，可以自适应地对洪泛区域进行调整，或采用传统洪泛的方法继续进行路由搜索。受限洪泛区域重要有距离受限域、角度受限域和矩形受限域等形式。1.1距离洪泛受限域目的区域的位置不拟定期，可以构建一种简朴的距离限制域：路由搜索信息向距离信息发送节点更远的方向进行洪泛，只有距离信息发送节点更远的节点收到数据包时才进行转发，通过这种方式可以减少信息的冗余。目的区域的位置可以拟定期，可以由距离目的区域更近的节点所在的区域来构成路由请求区域。如位置辅助路由(LAR)协议中拟定路由请求区域的其中一种方案，便采用了这种思想[2]。1.2角度洪泛受限域角度限制域是根据某一个角度而拟定的受限域，也就是说，位于一定的角度范围内的中间节点才干作为路由洪泛的中继转发节点。限制角度的选取有多种方法，图1、图2和图3分别示意了3种角度选取方法。图1中所拟定的角度受限域由两条相交的射线OM和OP所构成[3]，以源节点S和目的节点D为圆心、以RS和RD为半径构造了两个界线圆，不妨假设RS>RD，可以得出两圆的公切线以及它们的交点O，易于算出限制角∠SOM的度数。RS和RD的大小根据具体应用进行设定。图2中所拟定的限制角度是变化的，而不是固定不变。S点为源节点，D点为目的节点，X为一个中转节点。X所转发的路由请求包中包含限制角∠DXM，可以根据式(1)计算：收到X转发的数据包的节点J和K分别计算∠DXJ和∠DXK，并与∠DXM比较大小。若该角度小于限定角的节点继续转发数据包，则节点K丢弃数据包，节点