基于地理位置的路由协议.doc

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基于地理位置的路由协议：GEAR与GPSR协议对比
2011-06-1614:19
现有的路由协议分为：能量感知路由协议、以数据为中心的路由协议、基于地理位置的路由协议、可靠的路由协议和层次路由协议五类。
地理位置路由假设节点知道自身及目标区域的位置，以这些位置信息作为路由选择的依据，按照一定策略转发数据到目标区域。
位置和能量感知的地理路由（geographicalandenergyawarerouting，GEAR）：能量感知的基于位置的地理路由协议，与传统非能量感知的地理路由相比，GEAR路由能极大地延长网络寿命。
由于Sink发出的查询消息中经常包含位置属性，GEAR路由协议在向目标区域散布查询消息的同时考虑了地理位置信息的使用。其主要思想是通过利用位置信息使得“兴趣”的传播仅到达目标区域，而不是传播到整个网络，从而避免洪泛方式，减少路由建立的开销。
GEAR路由中查询消息的传播包括2个阶段：（1）查询消息转发到目标区域：从Sink节点开始的路径建立过程采用贪婪算法，节点在邻居中选择到目标区域代价最小的节点作为下一跳节点，并将自己的路由代价设为该下一跳节点的路由代价加上到该节点一跳通信的代价。若陷入路由洞，节点则选取邻居中代价最小的节点作为下一跳节点，并修改自己的路由代价；（2）在目标区域内散布查询消息：查询消息到达目标区域后，通过迭代地理（节点密度较大时）或洪泛方式（节点较少时）将查询消息传播到目标区域内的所有节点。这2个阶段完成后，监测数据沿查询消息的反向路径向Sink节点传送。
GPSR(贪婪周边无状态路由协议)
贪婪周边无状态路由(GreedyPerimeterStatelessRouting,GPSR)是一种基于传统贪婪转发方案的路由协议。为了避免传统贪婪转发方案中通信空洞造成的路由寻径失败，以及由此产生的重复路由请求带来的额外开销，GPSR利用传感节点对位置信息的可知性和节点处于静态的特点，在路由过程遭遇通信空洞而失效时根据网络原始拓扑，生成一个平面子图并沿子图中空洞的周界进行分组转发。同时GPSR算法还利用该机制来支持传感节点的移动性。GPSR协议建立在传统贪婪转发算法之上，具有贪婪转发和周界转发两种分组转发方式。路由开始时采用贪婪转发方式进行分组转发，当贪婪方式失效时（即遇到通信空洞时）转入周界转发模式继续路由，当条件满足时恢复贪婪转发模式，如此反复直至分组到达目的地。
GEAR（geographicalandenergyawarerouting，位置和能量感知的地理路由）协议是一个基于贪婪转发与节点能耗均衡性相结合方案的路由协议，在选择邻节点进行下一跳转发的同时，把各直接邻节点的能量信息结合起来考虑，选择综合开销最小的邻节点进行分组转发。基于贪婪转发与节点能耗均衡性相结合方案的路由算法中，综合开销最小邻节点的选择至关重要。GEAR根据邻节点通往目的地的learnedcost（已知代价）来确定下一跳节点，使得分组能够朝向目的地转发，同时还可以平衡邻节点的能量消耗。
基于地里位置路由协议研究方向及需要解决问题
2011-06-1614:17
利用地理位置信息的路由协议在可扩展性、对动态拓扑的适应能力和节省能量方面均优于以往的基于链路连接性的协议，应用前景广阔。然而，对于利用地理位置信息的路由协议，仍需要进一步关注和研究。
1)定位精度对协议性能的影响
目前常用的两种获取位置信息的方式是GPS和利用信号强度估计相对坐标。节点可通过GPS接收机获得自己当前的地理位置信息，但是具有一定的误差，一般在15m左右。网络中的节点一跳通信范围一般是几十到一两百米，这样大的位置误差会严重影响路由算法的正确性。同样，在无线环境中，信号受衰减、噪声干扰等影响，利用信号强度估计节点相对坐标在实际应用中受到很大限制。因此,需要分析位置误差对协议性能的影响，并改进协议使其能更好地适应误差环境。
2)信标交换的频率对邻节点状态信息的维护和引入的控制开销的影响
目前一般采用信标周期性地发送来维护邻节点的状态信息。这种方法对于拓扑结构稳定的网络来说是行之有效的方法，但是该方法不能对动态变化快的网络作出及时准确的反应。为了能在具有移动节点的主动式传感器网络中应用基于地理位置信息的路由协议，信标交换的频率应该与节点的移动速率、与周围邻节点的距离和状态信息的动态变化有关。如何在尽量减少控制开销的情况下准确反映邻节点的状态信息还有待于更深入的研究。
3)在贪婪式路由算法中如何制定最佳的下一跳节点选择策略
目前提出的下一跳节点选择策略存在不足。考虑了减少跳数来降低时延，但没有考虑节省能量；或相反，考虑能量的节省却大大牺牲了数据传输的时延；同时在能量消耗上也没有考虑进行均衡，在QoS上没有给予支持。如何考虑各因素，权衡各