[发明专利]一种无线传感器网络地理信息机会路由方法

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络地理信息机会路由协议，该策略划分网络区域，利用每个节点和sink节点的地理信息，确定路径指导点并选择最为合适的中继节点以达到路径较短、转发跳数较少或者传输时延较小等目的；同时，为减少网络能耗，将睡眠唤醒机制与地理信息机会路由策略相结合，安排空闲节点进行睡眠，避免节点过度消耗死亡而引起的网络割裂，延长网络使用寿命。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体的说是一种无线传感器网络地理信息机会路由方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN, wireless sensor networks)是由部署在监测区域内不能二次充电的传感器节点所形成的无线多跳网络。在无线传感器网络中，节点进行信息采集并形成数据，通过多跳传输机制向目的节点传输。在数据传输过程中，节点使用预先制定的路由策略进行传输，因此路由策略的制定对于整个网络的各方面性能至关重要。而无线传感器网络在工作过程中，常常因为突发状况造成网络拓扑结构不断发生变化，传统的路由策略不能够很好的适应这种工作模式，因此机会路由的提出为无线传感器网络路由策略提供了良好的解决途径。

机会路由是通过在稠密的无线传感器网络中利用空间的多样性来改进网络性能，相对于传统的路由协议能提供更有效的数据传输途径。地理机会路由则是机会路由的一个分支，其每一个节点利用地理信息，将数据传输至目的节点。在机会路由的工作模式中，将有一组候选转发节点被选择出，在这组候选转发节点中将根据相应的度量选择出最为合适的中继节点进行数据中继转发，地理机会路由就是根据地理信息来选择出中继节点的。

近年来，针对无线传感器网络提出了很多基于地理信息的路由协议。在这里，我们对这些协议进行简单的描述。

贪婪周界无状态路由协议GPSR是经典的基于地理位置信息的路由协议。它使用贪婪算法来建立路由，当源节点需要向目的节点转发数据时，它通过计算邻居节点的欧氏距离，选出最靠近目的节点的邻居节点作为中继节点进行数据转发。当出现空洞区域导致数据无法传输时，就使用右手法则解决该问题。贪婪周界无状态路由协议避免了在节点中建立、维护和储存路由表，但是在传输过程中网络能量不易平衡，容易造成部分节点过早死亡，最终形成网络割裂。

基于地理位置的无信标路由算法Position-Based Beaconless Routing通过对WSN部署节点的范围进行分区，分别确定源节点的转发区域、邻居节点到目的节点的角度，然后通过优先级回应完成向目的节点的数据发送。在这个过程中，节点通过区域划分限制了不必要的数据传输转发。但是在同一区域范围内进行数据传输的时候，可能会造成某一节点因频繁的进行转发任务过度消耗能量而造成节点死亡，另外网络中的所有节点无论是否有转发任务，都始终处在工作状态，也增加了网络能耗。

基于地理位置的能量平衡路由协议Energy balanced position-based routing，首先确定源节点的前向搜索区域，然后计算在前向搜索区域内的所有候选节点的相应度量值并划分优先级。优先级最高的候选节点就作为中继节点进行下一跳数据转发，如此直至数据发送到目的节点。在这个过程中，协议使用了睡眠唤醒机制用于节能，减少在侦听状况下的能量消耗以及限制在数据传输阶段的活动状态的时间。

基于竞争的地理转发策略Contention-Based Geographic ForwardingStrategies通过评估转发选择算法、竞争机制和地理转发机制分析地理路由策略，首先确定地理转发决策区域，然后在这个区域内进行中继节点选择，并解决信道竞争问题。在确定地理转发决策区域时，文章中提出了两种不同的方法：分段决策区域和凸镜决策区域。通过分析后可以知道当迭代方案影响了碰撞后的重计算，凸镜决策区域就更具有优势。基于竞争的地理转发策略通过建立新的分析框架改善了单跳前进距离，提高了网路性能。