基于定向扩散路由协议的改进
第20卷 第3期2007年3月传感技术学报CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSVol.20 No.3Mar.2007
AnImprovedRoutingProtocolBasedonDirectedDiffusion3SUJun2yu3,ZENGZi2wei,SHIJia2peng(CollegeofComputerScienceandEngineering,AnshanUniversityofScienceandTechnology,AnshanLiaoning114044,China)Abstract:Energyfornodesislimitedinwirelesssensornetwork,soitisnecessarytomakeuseofenergyeffectivelybyroutingprotocol.Basedondirecteddiffusion,thepaperpresentsanimprovedroutingproto2colwhichisnamedasDD_OH.Bycontrollingthediffusionofexploratorymessagewithoptimalhopsinfreespacemodel,theenergyconsumptioncanbemoreefficient.Theoreticalanalysisandsimulationre2sultsshowthatDD_OHachievesaverageenergysaving.Keywords:wirelesssensornetworks;directeddiffusion;exploratorymessage;energyconsumptionEEACC:7230
基于定向扩散路由协议的改进3
苏均宇3,曾子维,石嘉鹏(鞍山科技大学计算机科学与工程学院,辽宁鞍山114044)
基金项目:辽宁省教育厅科学技术基金资助“无线传感器网络中并发事件处理的研究”(05L002)收稿日期:2006204230 修改日期:2006208223摘 要:在无线传感器网络中,节点能量有限决定了路由协议需要高效利用能量.基于定向扩散协议在能量方面的不足提出一种改进协议DD2OH.采用自由空间模型,通过最佳跳数值控制探测数据的扩散范围,增强能量的高效利用.理论分析和仿真结果表明,与传统的定向扩散协议相比,改进的协议有效地减少了网络中节点的平均耗能,有利于延长节点和网络的工作寿命.关键词:无线传感器网络;定向扩散;探测数据;能量消耗;中图分类号:TP393;TP212 文献标识码:A 文章编号:100421699(2007)0320673204 无线传感器网络中节点分布密集,数量庞大以及能量有限等特点,使传统网络和AdHoc网络的路由协议都不适用于无线传感器网络.传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效带宽利用,其次考虑节约能量;而传感器网络的首要设计目标是能量的高效使用.因此,在传感器网络的研究过程中,许多新的路由协议得到了提出和发展.其中,DirectedDiffusion(DD)[1,2]即定向扩散法就是一种经典的以数据为中心的路由协议[3].它的提出为以数据为中心的传感器网络路由设计指出了发展的主流方向,奠定了传感器网络路由设计的重要基础[4].但是,定向扩散协议仍存在一些不足.例如,周期性地进行兴趣扩散、探测数据转发导致能量开销较大.本文针对定向扩散在能耗方面的不足提出改进方案(directeddiffusionbasedoptimalhop,DD2OH).利用节点到汇聚节点的最佳跳数值,控制参与转发探测数据的邻节点的数量,理论分析和仿真结果都表明,改进算法有效地缩小了探测数据的转发范围,具有较好的路由性能.1 定向扩散定向扩散法是一种基于查询的路由机制[5].定向扩散中定义了兴趣和梯度两个概念.兴趣是对监测区域内感兴趣的信息的描述,用来表示查询任务.梯度一般定义为属性值和方向.属性值可以依据数据速率、功率或者地理信息确定.方向由接收节点指向发送兴趣的邻节点,引导数据扩散.定向扩散路由机制可以分为兴趣扩散、梯度建立以及路径加强三个阶段.首先,汇聚节点(sink)根据不同应用需求定义不同的“兴趣”消息,采用洪泛的方法将兴趣广播到整个区域或部分区域内的所有传感器节点.同时,完成从数据源(source)到汇聚节点的梯度建立.如果数据源节点发现了感兴趣的目标,就沿梯度方向发送低速率的探测数据.当汇聚节点收到来自于不同路径的探测数据时,从其中选出一条“高效”的路径加强(高效的标准由汇聚节点决定,例如基于时间上的考虑,选择收到数据包较快的路径作为传输的路径).最后,数据源将沿着加强路径以高速率向汇聚节点传输数据.传感器节点能量有限且一般没有补充,为了延长节点的工作时间,要求高效利用能量.然而定向扩散协议周期性洪泛兴趣、转发探测数据的操作导致能量开销较大.本文针对此点提出改进方案DD2OH.2 改进方案2.1 无线能量模型在无线传输中,发射功率的衰减随着传输距离的增大而呈指数衰减.当发送节点和接收节点之间的距离d小于某个值d0时,采用自由空间模型,发射功率呈d2衰减;否则采用多路径衰减模型,发射功率呈d4衰减.本文采用自由空间模型.式(1)为发射k比特数据耗损的能量,由发射电路耗损和功率放大耗损两部分构成.ET为发射电路的耗损能量,εfs为自由空间信道模型下功率放大所需能量.式(2)为接收k比特数据的能量耗损,ER为接收电路的耗损能量.式(3)为n个节点通信消耗能量的总和.ETX=k・ET+k・εfsd2(d
(a) 初始拓扑图 (b) 第一步
(c) 第二步 (d) 第三步476传 感 技 术 学 报2007年
(e) 第四步图1 改进方案的详细说明3 分析和仿真3.1 分 析定义1 无线传感器网络中节点集V和链路集E构成有向图G=(V,E).对于任意v∈V,kv为节点v的邻接点集,|kv|代表节点v的邻居节点数.平均邻节点数设置为k,则k=1|V|∑v∈V|kv|.定义2 CS和Cr分别表示节点转发和接收信息的单位消耗.假设数据源节点和汇聚节点总数分别为1,则用于转发探测数据的耗能为fs=Cs∑i∈Vi≠sink|ki|,用于接收探测数据的耗能为fr=Cr∑i∈V|ki|.由此得出发布探测数据的总的耗能为f=Cs∑i∈Vi≠sink|ki|+Cr∑i∈V|ki|,节点的平均耗能为
f=Cs∑i∈Vi≠sink|ki|+Cr∑i∈V|ki|N.当节点分布均匀,即|kv|=k(v∈V)时,假设Cs=Cr,则f=1N2Cs
∑i∈V|ki|=2Csk.从上式可以看出,在探测数据的转发过程中,节点的平均耗能同参于转发的邻居节点数k成正比.传感器网络的通信特征是多到一的方式[7],即来自于多个数据源节点的数据汇聚到一个节点.在传统的定向扩散协议中,数据源节点越多意味着越多的探测数据被洪泛.因此,适当地限制参与转发探测数据的邻节点的数目有利于节省节点平均耗能.3.2 仿 真系统利用UCBerkeley开发的网络仿真器NS2(NetworkSimulationversion2)[8]进行仿真.NS2仿真环境中主要有两种分工不同的开发语言.C++语言描述网络协议中的细节,OTCL语言配置仿真活动中的各种参数,建立仿真的整体框架.在NS2中,通过TCLCL工具包实现C++和OTCL之间相互的调用.(1)节点平均能耗网络规模分别为50,100,150,200,250个节点,其中包括3个数据源节点,1个汇聚节点.节点的位置随机产生,覆盖面积为600m×600m.节点的初始能量为1000J,空闲功率损耗为0J,接收功率损耗0.395J,发送功率损耗0.660J.场景持续时间为400s.平均能耗=1000×节点数-ρ节点数i=1节点剩余能量节点数图2是不同规模下节点平均能耗的比较,表1则给出试验的具体数据.从表1可以看出改进协议DD2OH的平均能耗不同程度地被减少.
图2 平均能耗比较表1 不同规模下的平均能耗节点数平均能耗(DD)平均能耗(DD2OH)节能百分比(%)5022.70966817.52511522.8310046.65850524.82471146.7915044.09572518.71818757.5520038.19920121.96361042.5025061.28047534.83289043.16 (2)节点剩余能量图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分别为不同密度场景下(节点数由50至250),采用两种协议的节点剩余能量的比较.其中,横坐标代表节点编号,纵坐标为节点的剩余能量.可以看出,改进协议DD2OH有效地提高了各个节点的剩余能量.这是由于利用最佳跳数值使部分不在正确传输方向上的节点不参与转发过程,从而节省了节点的能量消耗.剩余能量的提高保证了节点寿命的延长,有利于延长网络的连通时间.
(a) 剩余能量(N=50) (b) 剩余能量(N=100)576第3期苏均宇,曾子维:基于定向扩散路由协议的改进
(c) 剩余能量(N=150) (d) 剩余能量(N=200)(e) 剩余能量(N=250)图3 不同密度下剩余能量的比较4 结束语本文基于定向扩散路由协议中能量开销较大的特点进行改进.采用自由空间模型,通过转发节点到汇聚节点的最佳跳数值缩小探测数据的转发范围.理论分析和仿真结果均表明改进协议有效地减少了网络中节点的平均耗能,降低了节点的能量消耗,有利于延长节点和网络的工作时间.参考文献:[1] IntanagonwiwatC,GovindanR,EstrinD.DirectedDiffusion:AScalableandRobustCommunicationParadigmforSensorNetworks[C]//ProceedingsoftheSixthAnnualInternationalConferenceonMobileComputingandNetworks(MobiCom’2000).Boston:ACMPress,2000.56267.[2] IntanagonwiwatC,GovindanR,EstrinD,etal.Directeddif2fusionforwirelesssensornetworking[J].IEEE/ACMTrans2actiononnetworking,2003,11(1):2216.[3] K.Akkaya,M.Younis.ASurveyonRoutingProtocolsforWirelessSensorNetworks[J].AdHocNetworks,2005,3(3):3252349.[4] 舒镇.定向扩散法的实现和改进[D].大连:大连理工大学.2005.[5] 孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.32234.[6] MaleqKhan,GopalPandurangan,BharatBhargava.Energy2EfficientRoutingSchemesforWirelessSensorNetworks[J/OL].http://www.cwc.oulu.fi/～carlos/WSNPapers/KH03.pdf.2004,1.[7] 刘刚,周兴社,谷建华.自组织、自适应无线传感器网络理论研究[J].计算机应用研究.2005,(5):33236.[8] 徐雷鸣,庞博,赵耀.NS与网络模拟[M].北京:人民邮电出版社,2003.572126.
基于定向扩散的双向路由协议
基于定向扩散的双向路由协议
王卫亚
【期刊名称】《计算机工程》
【年(卷),期】2009(35)3
【摘 要】根据高速公路气象监测无线传感器网络线形部署、数据接收点多和气象监测信息双向传输的特点,提出基于定向扩散路由协议的双向无线传感器网络路由协议,实现了高速公路气象监测数据的多点传输.经仿真测试,该路由协议实现简单、工作可靠稳定,能满足高速公路气象监测数据双向传输的要求.
【总页数】3页(P123-125)
【作 者】王卫亚
【作者单位】长安大学信息工程学院,西安,710064
【正文语种】中 文
【中图分类】TP31
【相关文献】
1.一种基于分簇的优化定向扩散路由协议 [J], 梁小宇;刘泉;刘新华
2.基于梯度阈值和时延的定向扩散路由协议 [J], 邬春学;叶胤鹏;许博威
3.基于 RSSI 的分层定向扩散路由协议 [J], 郑勇;徐玉斌;李学安
4.基于分簇和定向扩散混合路由协议的研究 [J], 李兰英;宋健伟
5.WSN中基于簇头路径转换的定向扩散路由协议 [J], 于淼;谭振江
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定向扩散路由名词解释
定向扩散路由名词解释
定向扩散路由 (Directed 扩散路由) 是一种基于距离向量的路由协议。在距离向量路由协议中，节点通过向其他节点发送路由更新信息来获取最短路径信息。而定向扩散路由则是在更新信息时，仅向具有特定邻居关系的节点发送更新信息。这种路由协议有助于减少网络中的消息传递量，提高路由效率。
在定向扩散路由中，节点需要维护一张邻居关系表，表中记录了节点与其他节点之间的邻居关系。当节点需要更新路由信息时，它首先查找邻居关系表中是否有相应的邻居节点，如果有，则将该邻居节点添加到更新信息的目的地列表中，并发送给该邻居节点。如果没有，则将该邻居节点添加到更新信息的目的地列表中，并广播给所有其他邻居节点。
与传统的基于距离向量的路由协议相比，定向扩散路由具有以下优点:
1. 减少网络中的消息传递量。在距离向量路由协议中，节点需要向所有其他节点发送路由更新信息，这可能会导致网络中的消息传递量过大。而定向扩散路由仅向具有特定邻居关系的节点发送更新信息，有助于减少网络中的消息传递量。
2. 提高路由效率。通过仅向具有特定邻居关系的节点发送更新信息，节点可以更快地获取最新的路由信息，从而提高路由效率。
3. 适用于大规模网络。由于定向扩散路由只向具有特定邻居关系的节点发送更新信息，因此它可以适用于大规模网络，支持节点数量的快速增长。
定向扩散路由是一种高效、可靠的路由协议，适用于大规模网络中的路由传输。
WSN中基于簇头路径转换的定向扩散路由协议
WSN中基于簇头路径转换的定向扩散路由协议
于淼;谭振江
【期刊名称】《吉林大学学报（理学版）》
【年(卷),期】2017(055)004
【摘 要】We proposed a directed diffusion routing protocol based on
cluster-head path transformation in wireless sensor network (DDCPT) to
resolve the problem of huge energy consumption at interests flood stage
and the maintenance of optimal path in directed diffusion.Firstly,the
protocol divided the network into clusters by combining uneven
clustering,and spread the interest messages to cluster-head at interests
flood stage,thus reducing the energy consumption.Secondly,the next hop
cluster-head with the highest priority was selected in cluster-head to build
optimal path,and then the follow-up data was transmitted.Until a cluster-head's remaining energy of the optimal path was close to the
threshold,the network converted the optimal path to continue transferring
无线传感器网络的定向扩散路由协议仿真
《无线网络技术》实验五报告单
班 级__ __ 姓 名_____ __ 学 号___ ___
实验日期__ ___ 评 分____ 教师签名_______________
实验名称：无线传感器网络的定向扩散路由协议仿真
实验目的：
了解无线传感器网络的定向扩散路由协议及改进的路由协议DD—RFA。
实验内容：
1 .无线传感器网络概述
无线传感器网络(witeleSs Sensor Networks， WSN)是集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合智能信息系统。它综合了微机电系统(Micro—Elec— tron Mechanical System，
MS)、传感器技术、嵌入式 技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术 等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监控、感知和采集各种环境或监控对象的信息。在军事领域、工业领域、农业领域、环境检测、医疗监护、智能家具系统等许多领域都有十分广阔的发展前景。
2.定向扩散(DD)协议分析
DD协议是一个重要的基于数据的、查询驱动的路由协议。该协议采用属性／值对命名传感器节点产生的数据，由兴趣扩散、梯度建立、路径加强和数据传播阶段组成。
3.仿真及结果分析
仿真基于NS一2[平台，仿真工作主要针对两个方面，一个是关于节点转发兴趣包的数目分析，另一个是关于节点能量开销分析。
仿真环境，为了研究改进的DD—RFA协议随网络规模的变化的性能，产生各种不同大小的传感器场。在每个仿真试验中，研究5种不同的传感器场，分别在设定50，100，150，200，250个节点数目下的场景中进行仿真，节点随机分布在350m×350m的区域。设Sinl‘节点为1，源节点的个数为5，MAC层采用802．11，信道带宽设为1 Mbit／s，数据分组的大小为62 byte，兴趣的重发时间间隔为50s。在能耗方面，由于不同网络密度，节点的能耗不同，所以节点随机分布在 500m*500m的区域，设定在50、100、150、200、250个节点数目下的场景，持续时间为500s，一个sink点和三个源节点，它们的能量最初是1000J，接收节点能量损耗0．395J，发送节点能量损耗0．662J。
定向扩散路由协议
定向扩散路由协议
定向扩散路由协议（Directed Diffusion）是一种传感器网络路由协议，旨在优化数据传输的效率和整体能耗。它在传感器网络中应用广泛，被认为是传感器网络中最成功的路由协议之一。在定向扩散路由协议中，传感器节点通过与其他节点交换信息，共同协作完成数据的传输和处理。
定向扩散路由协议最重要的特点是利用数据的流向，将数据通过路径的相对应方向发送，而非随机发送，减少无意义的通信，降低网络能耗。在定向扩散路由协议中，每个节点不仅仅是数据传输的终点，而且还是数据处理和存储的地点。这种分布式的数据处理方式，利用了节点的计算和通信能力，大大提高了节点的灵活性和数据处理效率。
定向扩散路由协议的工作原理是将数据从源节点向周围的节点扩散。每个节点都会记录周围节点的信息，例如节点之间的链接强度和相邻节点的距离等。然后它们会将这些信息进行汇总和处理，生成数据的转发方案。在这个过程中，每个节点会将自己的能量状况和可用带宽状况等信息传递给周围节点，以便决定数据传输路径。最终，数据会通过路径向目标节点传输并在目标节点进行处理。
由于定向扩散路由协议的数据传输是以有方向的流向方式进行的，因此它也被称为源导向路由协议。与其他路由协议相比，它需要更少的通信和计算资源，不仅降低了路由负载，同时也提高了传输速度和数据处理效率。此外，它还具有很好的适应性，能够在不同的环境中运行，并且能够自动适应网络的变化，例如节点失效或节点间的连接断裂等情况。
在传感器网络应用中，定向扩散路由协议可以应用于各种领域，例如环境监测、健康照护、安全监控和工业自动化等。由于传感器网络通常需要长期运行和自我修复，定向扩散路由协议的鲁棒性和适应性变得尤为重要。目前，许多研究人员正在探索如何进一步优化定向扩散路由协议，以适应更加复杂和实际的应用需求。
总体而言，定向扩散路由协议是一种高效、灵活和可靠的传感器网络路由协议，广泛应用于各种传感器网络应用场景。随着传感器网络的不断发展和应用，定向扩散路由协议的优化和研究也将继续深入。
一种基于多优化函数的跨层定向扩散路由协议
一种基于多优化函数的跨层定向扩散路由协议
周晓芳;屈玉贵
【期刊名称】《中国科学技术大学学报》
【年(卷),期】2009(039)008
【摘 要】无线传感器网络中的路由协议设计应该符合其网络特性.为此基于传统的定向扩散中的推扩散协议,提出了一种新颖的基于多优化函数的跨层路由协议--MOFD.该协议综合考虑了网络性能的多个影响因素,将节点间距离、节点剩余能量和路径跳数引入路径选择函数中以实现最优路径的建立,并在数据传输过程中利用跨层功率调节技术提高数据传输的能量效率.基于ns-2的仿真实验证明,与传统的推扩散协议相比,MOFD协议延长了网络的生命期,提高了整个网络的鲁棒性,实现了对无线传感器网络的数据传输的综合优化.
【总页数】6页(P798-803)
【作 者】周晓芳;屈玉贵
【作者单位】中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽合肥,230027;中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽合肥,230027
【正文语种】中 文
【中图分类】TN919.2
【相关文献】
1.一种基于分簇的优化定向扩散路由协议 [J], 梁小宇;刘泉;刘新华
2.自组网中一种基于跨层负载感知的蚁群优化路由协议 [J], 郑相全;郭伟;刘仁婷 3.一种基于跨层设计和蚁群优化的自组网负载均衡路由协议 [J], 郑相全;郭伟;葛利嘉;刘仁婷
4.一种基于跨层的无线Mesh网络路由协议 [J], 邵艳;苏杰;肖明波
5.一种基于跨层设计的Ad hoc网络按需路由协议 [J], 王庆文;史浩山;程伟;赵洪钢
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无线传感器网络中分簇定向扩散路由协议研究
第２９卷第２期 Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．２ 周口师范学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｏｕｋｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ２０１２年３月 Ｍａｒ．２０１２
无线传感器网络中分簇定向扩散路由协议研究
高景菊，张文娟，谭永杰
（周口师范学院计算机科学与技术学院，河南周口４６６００１）
摘 要：结合定向扩散路由协议提出了一种新的分簇路由算法（ＣＤＤ）．该算法在无线传感器定向扩算路由协
议的基础上，引入分簇的概念，在大规模部署的传感器网络中，针对事件只发生在某一个局部检测区域的情况
对传统的定向扩散路由协议进行改进，仿真证明了改进算法的有效性．
关键词：无线传感器网络；分簇；定向扩散路由协议；能量
中图分类号：ＴＮ９１５．０４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１—９４７６（２０１２）０２—０１０１—０４
在无线传感器网络中，路由协议的设计对网络
通信的能量消耗有着重要影响．当前，对无线传感
器网络路由协议的研究从网络拓扑结构上讲主要
分为两个方面：平面路由协议和分簇路由协议［】 ］．
在平面路由协议中，各个节点之间没有等级结构，
平等的节点之间通过平面路由算法形成路由机制．
典型的平面路由协议有Ｆｌｏｏｄｉｎｇ协议及Ｇｏｓｓｉｐｉｎｇ
协议Ⅲ，ＤＤ（Ｄｒｉｅｃｔｅｄ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）协议＿４．５］，Ｒｕｎｏｒ
协议＿６ｊ，ＳＰＩＮ（ｓｅｎｓｏｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｖｉａ
ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）协议＿７］，ＳＭＥＣＮ（ｓｍａｌｌ ｍｉｎｉｍｕｍ ｅｎ—
ｅｒｇｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）协议＿８］，ＧＥＭ（ｇｒａｐｈ
ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）协议ｌ＿ｇＪ，ＧＥＡＲ（ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ａｎｄ ｅｎｅｒ—
ｇＹ ａｗａｒｅ ｒｏｕｔｉｎｇ）路由协议 ．平面路由协议具有
简单、健壮性好、不需要维护拓扑结构的优点．分簇
路由机制中节点分为簇头节点和普通节点．由于分
无线传感器网络中基于定向扩散协议的跨层拥塞控制方法
第２５卷第１期 ２０１２年１月 传感技术学报
ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡ ｒ０ＲＳ Ｖ０１．２５ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１２
Ｃｒｏｓｓ－Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｄｉｆｕｓｉｏｎ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｉｎ ＷＳＮ
ＹＥ ｆｉｎ ，ＹＡＮＧ ｒｉｎｇ，ＳＯＮＧ Ｘｉａｏｙａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４１００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ，ａ ｃｒｏｓｓ・ｌａｙｅｒ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏ１．Ｔｈｉｓ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｌｏｃａｌ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ
ｇｌｏｂａｌ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ￣ｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｂｙ ＡＣＫ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔ ｓｅｎｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｂｙ ｃｒｏｓｓ—ｌａｙｅｒ ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｌｉｅｖｅｓ ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ ｔｈｅ ｐａｃｋｅｔ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ＣＯＤＡ
基于分簇和定向扩散混合路由协议的研究
第１５卷第４期 ２０１０年８月 哈尔滨理工大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．１５ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１０
基于分簇和定向扩散混合路由协议的研究
李兰英， 宋健伟
（哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）
摘要：分簇算法是无线传感器网络路由算法研究的主要方向之一．为了解决无线传感器网络
中网络节点能量负载不平衡的问题，提出基于分簇和定向扩散混合路由算法的方案．将传感器节点 分簇，簇间通信采用定向扩散算法，充分考虑能量均衡的问题，从而实现整个网络的能量消耗更加
均衡，最大限度地延长网络生命周期的目的．仿真表明，该混合算法能量均衡性更好，能提供更长 的网络生命周期． 关键词：无线传感器网络；分簇算法；定向扩散；能量均衡
中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２６８３（２０１０）０４—００７３—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ
Ｄｉ ｒｅｃｔｅｄ Ｄｉｆｕｓｉｏｎ
Ｌ／Ｌａｎ—ｙｉｎｇ， ＳＯＮＧ Ｊｉａｎ—ｗｅｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ａ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｉｍｂａｌａｎｃｅ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｌｏａｄ ｆｏｒ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｓｅｎｓｏｒ ｎｏｄｅｓ ａｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｃｌｕｓｔｅｒｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｌｇｏ—
基于 RSSI 的分层定向扩散路由协议
第３５卷第３期 太原科技大学学报
２０１４年６月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＡＩＹＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．３５ Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１４
文章编号：１６７３—２０５７（２０１４）０３—０１８４—０６
基于ＲＳＳＩ的分层定向扩散路由协议
郑 勇，徐玉斌，李学安
（太原科技大学计算机科学与技术学院，太原０３００２４）
摘要：针对传统的定向扩散路由协议网络中节点耗能大、网络中兴趣消息冗余严重及时延大等不 足。本文提出了一种基于ＲＳＳＩ的分层定向扩散路由协议。该协议在兴趣扩散的过程中，将网络中的节 点进行分层，实现兴趣消息在层与层间传输，大大减少了兴趣重复传播。与此同时，记录每个节点各传 播路径上的ＲＳＳＩ值，这样在找到匹配的数据源节点的同时，就能确定一条最优路径来进行数据的传输。 仿真实验结果表明，与传统的定向扩散路由协议相比，该协议减少了参与兴趣扩散的节点数量、降低了 节点的平均能耗同时减少了时延，使网络性能得到显著的改善。 关键词：定向扩散；分层扩散；ＲＳＳＩ；无线传感器网络 中图分类号＿，ＴＰ３１１．５ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－２０５７．２０１４．０３．００６
无线传感器网络 （Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，
ＷＳＮ）融合了通信技术、嵌入式技术和传感器技术，
由散布于环境中的大量传感器节点组成。以数据 为中心的计算（ｄａｔａ ｃｅｎｔｒｉｃ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ） 剖是ＷＳＮ
的重要特征之一。在无线传感器网络中，从网络层
面来看，中间节点不但要负责储存转发数据分组，
而且还需要按照一定的规则对数据进行分析和处
理；从应用层面来看，人们往往只关注获得的特定
数据，而不会访问某个指定的传感器节点。
以数据为中心的路由（ｄａｔａ ｃｅｎｔｒｉｃ ｒｏｕｔｉｎｇ）协 议‘４］，将路由计算和数据处理二者有机的结合起