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WSN中基于排序转发列表的机会路由协议
标题：一种基于排序转发列表的机会路由协议在无线传感器网络中的应用
摘要：无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是一种由大量分布在广泛区域的无线传感器节点组成的网络。在WSN中，节点的能量消耗和网络的拓扑结构是非常重要的考虑因素。机会路由协议是指节点利用临时性的机会连接来进行数据转发的一种路由协议。本文提出一种基于排序转发列表的机会路由协议，该协议通过维护一个根据剩余能量和邻居节点到目的节点的距离排序的转发列表实现数据的有效转发。实验结果表明，该协议在WSN中具有较高的路由效果和网络性能。
关键词：无线传感器网络、机会路由协议、排序转发列表、能量消耗、网络性能
1.引言
无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是由大量分布在广阔区域的传感器节点组成的网络。传感器节点根据需要采集环境中的信息并传送给基站节点。然而，传感器节点的能量是有限的，而且节点通常分布在无线覆盖较差的区域，这使得能量消耗和通信质量成为WSN设计中的主要挑战之一。
2.机会路由协议综述
机会路由协议是一种基于临时性机会连接的路由协议。该协议利用节点之间暂时可用的连接来传送数据，以减少能量消耗和延迟。机会路由协议主要分为概率型和确定型两类。
概率型协议基于节点之间建立的的临时性机会连接进行数据传输，如概率型机会洪泛路由（ProbabilisticOpportunisticRouting，PrOR）协议。该协议利用随机的概率传输数据到周围的节点，并依靠节点之间的重叠来实现数据到达目的节点。虽然概率型协议能够减少能量消耗，但可能会增加网络的延迟，且无法保证数据传输的可靠性。
确定型协议基于节点之间建立的可靠机会连接进行数据传输，如机会转发路由（OpportunisticForwarding，OF）协议。该协议通过选择接收信号强度（ReceivedSignalStrength，RSS）最大的节点进行数据转发，从而保证数据到达目的节点的可靠性。然而，确定型协议忽略了节点的能量消耗问题，容易导致节点能量的不均衡以及网络性能的下降。
3.基于排序转发列表的机会路由协议
针对现有机会路由协议中存在的问题，本文提出一种基于排序转发列表的机会路由协议。该协议通过维护一个根据节点剩余能量和邻居节点到目的节点距离排序的转发列表，实现数据的有效转发和能量均衡消耗。
在该协议中，节点首先通过HELLO消息交换邻居节点的信息，包括剩余能量和到目的节点的距离。然后，节点根据这些信息构建转发列表，并根据一定的优先级规则对转发列表进行排序。优先级规则可以根据剩余能量和距离的加权和进行定义。
当节点接收到数据包时，它会根据转发列表中优先级最高的节点进行数据转发。节点之间的传输使用可靠的机会连接进行，确保数据到达目的节点。同时，节点在每次转发后更新自己和邻居节点的剩余能量信息，以实现能量的均衡消耗。
4.实验设计与结果分析
本文通过NS-2仿真平台对基于排序转发列表的机会路由协议进行了实验，评估了协议在WSN中的路由效果和网络性能。
实验设置了不同密度和拓扑结构的WSN场景，通过比较各种指标来评估协议的性能。其中包括能量消耗、网络覆盖率、网络生存时间和数据包传输成功率等指标。
实验结果表明，基于排序转发列表的机会路由协议能够有效降低节点的能量消耗，并保持较高的数据传输成功率和网络生存时间。同时，协议还能够在不同密度和拓扑结构下适应性较好，具有较好的网络性能。
5.结论
本文提出了一种基于排序转发列表的机会路由协议来解决传感器节点能量消耗和网络性能问题。该协议通过维护一个根据剩余能量和邻居节点到目的节点距离排序的转发列表，实现数据的有效转发和能量均衡消耗。实验结果表明，该协议在WSN中具有较高的路由效果和网络性能。未来的工作可以进一步研究协议的能量优化策略和协议在大规模WSN中的应用。
参考文献：
[1]vanderMerweB,HanckeGP,HanckeGP.AnanalysisofwirelesssensornetworkprotocolsenablinghighnodedensityRFImonitoring[J].SouthAfricanComputerJournal,2011,47(1):53-68.
[2]LiQS,LiuJL.ZFY:acompressedandon-the-flyaggregationalgorithmforwirelesssensornetworks[J].InternationalJournalofDistributedSensorNetworks,2013,9(1):748101.
[3]ChatzigiannakisI,NikoletseasSE,Antonopo