1、1WSNs梯度路由算法梯度路由算法2研究背景研究背景1WSNs路由從路由從MANET到到IETF ROLL標準的轉變標準的轉變2一種新型梯度路由一種新型梯度路由(CEBR)3仿真分析仿真分析4目目 錄錄3WSNs架構架構l 目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀察者。l 傳感器、感知對象和觀察者構成了傳感網絡的三要素。研究背景研究背景14研究背景研究背景1傳感器節點傳感器節點高冗余高冗余5研究背景研究背景1WSNsWSNs的特點的特點5拓撲易拓撲易變化變化應用相關應用相關網絡網絡規模大規模大自組織自組織以數據以數據為中心為中心WSNsWSNs應用領域應用領域軍事應

2、用環境監測醫療護理智能家居工業監控6WSNs路由從路由從MANET到到IETF ROLL標準的轉變標準的轉變2MANET的特點的特點:u節點移動性很強u以地址為中心u首要設計目標是提高服務質量和有效帶寬利用7用虛擬坐標替代實際坐標，在這些坐標上使用用虛擬坐標替代實際坐標，在這些坐標上使用地理位置路由地理位置路由基本思想基本思想允許資源允許資源參數受限參數受限適應動態適應動態系統系統適應適應WSNs通信模式通信模式低時延低時延可擴展可擴展Self-Organizing Coordinate ProtocolsWSNs路由從路由從MANET到到IETF ROLL標準的轉變標準的轉變28Self-O

3、rganizing Coordinate Systems 局部的測量局部的測量和定位協議和定位協議Beacon Vector Routing(BVR)VcapVCost、LTPHECTOR地理位置路由的地理位置路由的位置感知成本很高位置感知成本很高專為專為MP2P通信模式設計的通信模式設計的簡單、在實際網絡部署中易簡單、在實際網絡部署中易實施實施WSNs路由從路由從MANET到到IETF ROLL標準的轉變標準的轉變29Gradient RoutingGRABCTPGBRRPLIETF ROLL標準化標準化協議協議 完全符合完全符合IPv6體系體系結構結構WSNs路由從路由從MANET到到IE

4、TF ROLL標準的轉變標準的轉變2在基本的梯度傳遞方法上，基于能量的方案，節點的能量低于特定的閾值時，節點就增加他的層次，阻止其他傳感節點發送數據給他。 在下行路由中使用在下行路由中使用Flooding方式發送查詢分方式發送查詢分組組 使用使用ACK分組發布能量更新信息分組發布能量更新信息 在下行路由中使用了專門的控制分組在下行路由中使用了專門的控制分組 沒有建立沒有建立sink節點到節點到SNs的下行路由的下行路由 無法支持無法支持sink節點節點10 GBR的的缺陷缺陷MHRR ER-MHL 額外的能量額外的能量和寬帶開銷和寬帶開銷節點能量節點能量 額外消耗額外消耗CEBR (Cross

5、-layer Energy-efficient Bidirectional Routing) 3113選用能量和跳數作為上行路由選擇選用能量和跳數作為上行路由選擇標準存在能量更新不及時、開銷過大問題標準存在能量更新不及時、開銷過大問題2在上行路由中使用控制分組更新在上行路由中使用控制分組更新節點剩余能量信息帶來額外開銷節點剩余能量信息帶來額外開銷4下行路由選擇時沒有考慮能量因素，下行路由選擇時沒有考慮能量因素，無法實現節點能耗均衡無法實現節點能耗均衡現有基于梯度的現有基于梯度的WSNs路由算法存在的缺陷：路由算法存在的缺陷：無法支持無法支持Sink節點的查詢功能節點的查詢功能1CEBR (Cr

6、oss-layer Energy-efficient Bidirectional Routing) 312CEBR基本思想：基本思想：u 采用源路由方式以較小開銷建立下行路由u 通過跨層信息共享實現節點剩余能量信息的發布和更新u 綜合使用跳數和節點剩余能量作為路由度量標準u 結合了RSSI測距和功率控制機制兩個階段兩個階段路由創建路由創建數據分組傳輸數據分組傳輸上行路由創建下行路由創建CEBR (Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing) 313上行路由的創建上行路由的創建下行路由的創建下行路由的創建初始化：Sink節點TTL設為0，

7、其他節點TTL設為無窮大根據RSSI測距，計算din并保存在鄰居距離表中 TTLiTTLn+1，則置，則置TTLi= TTLn+1 TTLi=TTLn+1，則丟棄收到的上，則丟棄收到的上行路由創建分組行路由創建分組 TTLiTTLn+1，不做任何處理，不做任何處理，丟棄上行路由創建分組丟棄上行路由創建分組CEBR (Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing) 314數據分組傳輸數據分組傳輸使用了1種新的路徑長度度量機制合成跳數，記為Ho定義：Ho=TTLo+(Ei-Er)/Ei節點選擇Ho小的鄰居作為下一跳能量信息的跨層獲取、發布和更

8、新能量信息的跨層獲取、發布和更新結合結合RSSI和功率控制的節能機制和功率控制的節能機制CEBR (Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing) 3TTLoHoTTLo+1使用跨層報告功能和ACK幀攜帶信息的方式實現通過RSSI測得到節點的距離，在分組發送過程中根據節點距離調整發射功率15性能分析：性能分析： 如果傳感器節點向Sink節點發送一個數據分組，CEBR在傳輸路徑上消耗的能量小于MHRP和ER-MHL 如果Sink節點向傳感器節點發送一個查詢分組，CEBR在傳輸路徑上的能量消耗不大于MHRP和ER-MHL 下行路由創建過程中CEBR所用開銷低于MHRP CEBR更新1次節點能量信息所用開銷低于MHRP和ER-MHLCEBR的優點：的優點：CEBR (Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing) 3減少節點能量和網絡帶寬消耗的同時均衡節點能耗減少節點能量和網絡帶寬消耗的同時均衡節點能耗16仿真分析仿真分析4歸一化控制開銷歸一化控制開銷=所有節點發送和轉發的控制分組比特數/所有節點發送和轉發的分組比特數數據分組平均耗能數據分組平均耗能Eavg定義為：1