無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概論P(yáng)PT第4章

第4章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層本章目錄4.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層概述4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議4.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層概述

網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)的是找到一條路徑，指向是從數(shù)據(jù)源到終端設(shè)備（例如網(wǎng)關(guān)）。在單跳路由模式中，如圖所示，所有的傳感器節(jié)點(diǎn)都能與終端設(shè)備直接通信。這是一種簡(jiǎn)單的通信模式，所有的數(shù)據(jù)可以直接單跳到達(dá)目的地。4.1.1路由過(guò)程及功能簡(jiǎn)介4.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層概述然而實(shí)際環(huán)境中，這種單跳方式不易實(shí)現(xiàn)，必須使用多跳通信模式，如右圖所示。在這種情況下，所有的傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是通過(guò)其他中繼節(jié)點(diǎn)找到一條從源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的路由。4.1.1路由過(guò)程及功能簡(jiǎn)介4.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層概述

許多傳統(tǒng)的路由協(xié)議，通信過(guò)程中能量消耗不是其重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，如最短路徑算法。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的發(fā)展需要考慮能量消耗問(wèn)題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)能量受限，需要以最節(jié)能的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)又不降低傳遞信息的準(zhǔn)確性。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)能量受限又會(huì)使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由具有的特點(diǎn)為：能量?jī)?yōu)先、基于局部拓?fù)湫畔?、以?shù)據(jù)為中心、有限的存儲(chǔ)、應(yīng)用相關(guān)等等。4.1.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

在以數(shù)據(jù)為中心的路由技術(shù)中，重點(diǎn)是獲取和傳播特定類型或具有某種屬性的信息，而不是從特定節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)。在基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)地位平等，不存在等級(jí)和層次差異，路由簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行任何架構(gòu)維護(hù)，不易產(chǎn)生瓶頸效應(yīng)，具有較好的健壯性。典型的以數(shù)據(jù)為中心的協(xié)議有Flooding、SPIN、DD、RR、SAR等。這類協(xié)議通常的模式是匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送查詢信息，查詢信息包括感興趣的區(qū)域和感興趣的數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)在接收到查詢信息時(shí)按查詢信息的要求，把數(shù)據(jù)信息發(fā)送出去。此過(guò)程節(jié)省了冗余數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的能量。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議1.Flooding

它是一種最早的路由協(xié)議，不要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的維護(hù)和路由計(jì)算。傳感節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到消息以廣播的形式轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文到所有的鄰居節(jié)點(diǎn)，直到數(shù)據(jù)到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議如下圖所示，源節(jié)點(diǎn)A希望發(fā)送一段數(shù)據(jù)給基站，那節(jié)點(diǎn)A首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)分組傳送給它的鄰居節(jié)點(diǎn)（即B、C、E）。而這些鄰居節(jié)點(diǎn)又將數(shù)據(jù)傳輸給除給它們發(fā)送數(shù)據(jù)分組的節(jié)點(diǎn)A外的各自的鄰居節(jié)點(diǎn)。按此過(guò)程一步步傳遞下去，一直到把數(shù)據(jù)傳輸?shù)交緸橹埂?.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議2.SPINSPIN通過(guò)協(xié)商機(jī)制和能量自適應(yīng)機(jī)制來(lái)解決傳統(tǒng)的Flooding協(xié)議中的“內(nèi)爆”、“重疊”、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。“內(nèi)爆”，即多份相同信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?！爸丿B”，即同一區(qū)域多個(gè)節(jié)點(diǎn)可能同時(shí)發(fā)現(xiàn)相同現(xiàn)象或目標(biāo)的檢測(cè)對(duì)象。SPIN中使用3種類型的消息進(jìn)行通信，即廣告消息（ADV）、請(qǐng)求消息（REQ）和數(shù)據(jù)消息（DATA）。當(dāng)感測(cè)節(jié)點(diǎn)感測(cè)到新資料要向匯聚節(jié)點(diǎn)傳送時(shí)，SPIN會(huì)首先發(fā)送僅包含DATA數(shù)據(jù)描述機(jī)制的ADV信息給其周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)，接收到信息的傳感器節(jié)點(diǎn)要根據(jù)各自特點(diǎn)判斷是否要幫助來(lái)源節(jié)點(diǎn)傳送資料，假如選擇了幫忙傳送資料，接下來(lái)就需要給來(lái)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送要求接收資料的封包，此時(shí)來(lái)源節(jié)點(diǎn)接收到相應(yīng)的REQ請(qǐng)求信息再將資料發(fā)送給要請(qǐng)求接收封包的節(jié)點(diǎn)。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

SPIN的運(yùn)作過(guò)程如下圖所示。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議3.DD定向擴(kuò)散路由（DD）是一個(gè)重要的、以數(shù)據(jù)為中心的、基于查詢的路由協(xié)議。傳感器節(jié)點(diǎn)用一組屬性值來(lái)命名它所生成的數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點(diǎn)采用Flooding方式傳播用戶興趣消息到整個(gè)或部分監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)。DD傳播興趣消息，指定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)利用緩沖機(jī)制動(dòng)態(tài)維護(hù)接收數(shù)據(jù)的屬性、梯度矢量等信息，在同一時(shí)間激活傳感器來(lái)采集與該興趣消息相匹配的信息。經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)對(duì)采集信息簡(jiǎn)單的預(yù)處理后，其會(huì)使用某些規(guī)則或者算法形成了本身到目的節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑。傳感器節(jié)點(diǎn)把采集到的數(shù)據(jù)沿著以上確定的路徑向匯聚節(jié)點(diǎn)傳送。該協(xié)議在路由的建立時(shí)需要Flooding傳播，能量和時(shí)間開(kāi)銷很大。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

DD算法的運(yùn)作過(guò)程如下圖所示。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議4.

RRRR利用和DD類似的梯度概念來(lái)傳輸數(shù)據(jù)資料，其適用于數(shù)據(jù)傳輸量較小的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。RR通過(guò)隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制來(lái)克服Flooding方式帶來(lái)的大量開(kāi)銷。其基本思想是在網(wǎng)絡(luò)中形成兩條路徑，即事件區(qū)域向網(wǎng)外傳播的事件路徑和由匯聚節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)內(nèi)傳播的查詢路徑。兩條路徑都采用隨機(jī)方式擴(kuò)散，當(dāng)兩條路徑相交時(shí)，就產(chǎn)生了一條由事件區(qū)域到匯聚節(jié)點(diǎn)的完整路徑。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

RR的運(yùn)作過(guò)程如下圖所示。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議5.SARSAR協(xié)議是第一個(gè)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中具有QoS意識(shí)的順序分配路由協(xié)議。該協(xié)議充分考慮了每條路徑的能耗、端到端的延遲需求和分組優(yōu)先權(quán)等特殊要求，采用多播樹來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的多跳路徑，避免了節(jié)點(diǎn)失效時(shí)路由重新計(jì)算所消耗的能量。4.2.1基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議1.LEACHLEACH協(xié)議是一種最早被提出來(lái)數(shù)據(jù)融合的低功耗自適應(yīng)分層路由算法，在分層路由協(xié)議中最具代表性。LEACH通過(guò)隨機(jī)性循環(huán)地產(chǎn)生簇頭、周期性替換簇頭和更新簇結(jié)構(gòu)的方法，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中，從而可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能耗和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

LEACH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議2.PEGASISPEGASIS協(xié)議是對(duì)LEACH協(xié)議的一種改進(jìn)版本，其基本思想是節(jié)點(diǎn)只與周圍最近的鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，以期達(dá)到節(jié)約能源消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的目的。在假定網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)是相同的結(jié)構(gòu)且是靜態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)的前提下，能降低測(cè)試模式信號(hào)的發(fā)送，通過(guò)檢測(cè)來(lái)鎖定到離它們最近的節(jié)點(diǎn)。在這種方式中，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)來(lái)了解彼此的位置關(guān)系，鏈的創(chuàng)建采用貪婪算法，選擇距離自己最近的鄰節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

PEGASIS協(xié)議通過(guò)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)鏈來(lái)代替簇，連接傳感器節(jié)點(diǎn)。PEGASIS協(xié)議的運(yùn)行過(guò)程是，節(jié)點(diǎn)根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)判斷其所有鄰居節(jié)點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近，在衡量確定其最近鄰居過(guò)程中不斷調(diào)整發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度，從而使得將信息唯獨(dú)傳給該鄰居。其次，每個(gè)鏈中節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，只選擇一個(gè)鏈?zhǔn)坠?jié)點(diǎn)向匯聚節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在鏈路上按順序傳輸，在傳輸過(guò)程中可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，最終由鏈?zhǔn)讓?shù)據(jù)直接傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)。PEGASIS的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)如下圖所示。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議3.TEEN

閾值敏感的高效傳感器網(wǎng)絡(luò)TEEN協(xié)議是由LEACH發(fā)展而來(lái)，適應(yīng)于被監(jiān)測(cè)現(xiàn)象突變的情形節(jié)點(diǎn)形成簇后，簇頭向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)廣播軟、硬兩種閾值。硬閾值：信號(hào)低于該門限時(shí)，接收方就無(wú)法正確接收了；軟閾值：閾值不是固定的，與其他因素相關(guān)。為了感知對(duì)象變量的變化，例如溫度或磁通量，傳感器節(jié)點(diǎn)將測(cè)量值與硬閾值進(jìn)行比較。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)第一次超過(guò)設(shè)定的硬閾值時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱仡^上，并在接著到來(lái)的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送它。當(dāng)然，只有當(dāng)感興趣的事件發(fā)生時(shí)數(shù)據(jù)才會(huì)被收集。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

下一步過(guò)程中，假如監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)的變化幅度大于設(shè)定的軟閾值，那么節(jié)點(diǎn)就會(huì)傳送最新采集的數(shù)據(jù)，無(wú)論硬閾值溢出與否，傳感器節(jié)點(diǎn)都會(huì)檢查連續(xù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)軟閾值。通過(guò)調(diào)節(jié)軟閾值，可以在進(jìn)一步限制了當(dāng)感知到的值沒(méi)有太大變化是的數(shù)據(jù)信息的傳輸。通過(guò)這種方法，可以減少無(wú)用信息的輸入量。對(duì)于需要周期性向用戶報(bào)告監(jiān)測(cè)結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)，TEEN則不適用。如果感知數(shù)據(jù)的變化為達(dá)到閾值，用戶可能接收不到任何感知數(shù)據(jù)。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議4.TTDDTTDD協(xié)議是一個(gè)分層的路由協(xié)議，主要解決的問(wèn)題是多匯聚節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)區(qū)域發(fā)生事件時(shí)附近的多個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。源節(jié)點(diǎn)本身作為一個(gè)交叉點(diǎn)構(gòu)造格狀網(wǎng)，這個(gè)過(guò)程是：源節(jié)點(diǎn)先計(jì)算相鄰，直至請(qǐng)求過(guò)期或到達(dá)網(wǎng)絡(luò)邊緣。此交叉點(diǎn)存儲(chǔ)了事件與源節(jié)點(diǎn)的信息。進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)，匯聚節(jié)點(diǎn)本地采用Flooding方式查詢請(qǐng)求到匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中任意移動(dòng)，采用代理機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)可靠性傳遞。協(xié)議采用單路徑的方式使得可以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存空間；但由于計(jì)算格狀網(wǎng)和維護(hù)格狀網(wǎng)的花費(fèi)較大，一般要求節(jié)點(diǎn)必須已知自身的位置，并且要求節(jié)點(diǎn)密度較高，距離大，而普通節(jié)點(diǎn)位置不可以移動(dòng)。4.2.2基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議1.GAFGAF是一種以節(jié)點(diǎn)的地理位置作為依據(jù)的分簇算法，此算法把其監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成為虛擬的單元格，同時(shí)將節(jié)點(diǎn)依照位置信息劃入對(duì)應(yīng)的虛擬單元格。在每個(gè)單元格中周期性產(chǎn)生簇頭，節(jié)點(diǎn)只需要一個(gè)簇頭一直處于工作狀態(tài)，其余節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入睡眠狀態(tài)。GAF算法的執(zhí)行也包括兩個(gè)階段：第一階段是，劃分虛擬單元格，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的通信半徑和位置信息，計(jì)算得知自己屬于哪個(gè)劃分的虛擬單元格，保證兩個(gè)鄰近單元格間包含的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以直接通信；第二階段是，選擇虛擬單元格中的簇頭節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)要確定自己是否應(yīng)該成為簇頭，需要當(dāng)其在休眠狀態(tài)被喚醒后進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，與本單元格內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的交換。每個(gè)節(jié)點(diǎn)可處于發(fā)現(xiàn)、活動(dòng)和休眠3種狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)狀態(tài)時(shí)節(jié)點(diǎn)用來(lái)監(jiān)測(cè)方格內(nèi)有哪些鄰居節(jié)點(diǎn)；活動(dòng)狀態(tài)時(shí)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)及傳送數(shù)據(jù)工作；睡眠狀態(tài)時(shí)節(jié)點(diǎn)不負(fù)責(zé)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)信息。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過(guò)發(fā)送消息通告自己的ID、位置等信息，此時(shí)所有的節(jié)點(diǎn)都處于發(fā)現(xiàn)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)此階段，節(jié)點(diǎn)就能得知同一個(gè)單元格中其它節(jié)點(diǎn)的信息。之后，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將調(diào)整自身定時(shí)器為某個(gè)區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)值。如果節(jié)點(diǎn)在定時(shí)器發(fā)生超時(shí)，會(huì)收到一個(gè)聲明，表明來(lái)自同一單元格內(nèi)其它節(jié)點(diǎn)成為了簇頭。此時(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送它進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)的聲明消息，之后成為簇頭。假如節(jié)點(diǎn)在定時(shí)器超時(shí)之前收到了節(jié)點(diǎn)成為簇頭的聲明，表明它的這次簇頭競(jìng)爭(zhēng)失敗了，轉(zhuǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議2.GEARGEAR算法是梯度算法DD的一種改進(jìn)，利用將數(shù)據(jù)封包轉(zhuǎn)交給最靠近目標(biāo)區(qū)域的鄰居傳感器節(jié)點(diǎn)，并限制轉(zhuǎn)交節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，節(jié)點(diǎn)在收到封包后會(huì)反復(fù)上述過(guò)程直到將數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。有兩個(gè)參數(shù)存在傳感器節(jié)點(diǎn)中，分別是：記錄剩余的能量以及到目標(biāo)的距離，稱為estimatedcost；estimatedcost的精確值參數(shù)，稱為learnedcost。GEAR路由中查詢消息需要兩個(gè)過(guò)程，第一步是目標(biāo)區(qū)域內(nèi)怎樣將封包轉(zhuǎn)送，第二步是查詢消息如何在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)傳送，具體操作過(guò)程如下：4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

將封包傳送到目標(biāo)區(qū)域，如下圖所示，當(dāng)有傳感器節(jié)點(diǎn)想查詢某個(gè)目標(biāo)區(qū)域的信息時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)請(qǐng)求封包。節(jié)點(diǎn)在鄰居節(jié)點(diǎn)中選擇是否存在比自己更接近目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)可以作為下一跳節(jié)點(diǎn)。如果存在，則把封包傳送給這些鄰居節(jié)點(diǎn)。如果不存在，則利用learnedcost函數(shù)選擇一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，并將封包傳送給此節(jié)點(diǎn)。接收到封包的節(jié)點(diǎn)將反復(fù)按照上述的方式，直到封包傳送到目標(biāo)區(qū)域。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

封包在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散，如下圖所示，GEAR依照節(jié)點(diǎn)密度的高低，分別使用兩種方法。在節(jié)點(diǎn)密度低的情況下，使用Flooding的方式進(jìn)行查詢命令轉(zhuǎn)發(fā)是比較理想的。在事件區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)較多時(shí)使用遞歸的方式，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)自己就在事件區(qū)域內(nèi)時(shí)會(huì)將目標(biāo)區(qū)域分成4個(gè)小矩形區(qū)域，并將封包轉(zhuǎn)發(fā)給每個(gè)區(qū)域內(nèi)其中一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，而收到封包的節(jié)點(diǎn)再將其所在的區(qū)域劃分成4個(gè)小矩形區(qū)域，在向子區(qū)域轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)同樣遵循前面所講的規(guī)則，如此重復(fù)這個(gè)區(qū)域內(nèi)劃分和轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程，直到每個(gè)小部分內(nèi)只剩下一個(gè)節(jié)點(diǎn)滿足了停止轉(zhuǎn)發(fā)的條件為止。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議3.GEMGEM是一種適用于數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)方式的地理路由?；镜南敕ㄊ莿?chuàng)建一個(gè)虛擬極坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)表示實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，匯聚節(jié)點(diǎn)將分配角度范圍給每個(gè)子節(jié)點(diǎn)，例如[0,90]。每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)將角度范圍內(nèi)劃分為大小成比例的子節(jié)點(diǎn)。每個(gè)子節(jié)點(diǎn)以同樣的方式分配作為它們的角度范圍內(nèi)的其它子節(jié)點(diǎn)。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到每個(gè)葉片點(diǎn)被分配到一個(gè)范圍的角度。這樣節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置角度范圍，根據(jù)一個(gè)統(tǒng)一規(guī)則（如順時(shí)針）為子節(jié)點(diǎn)設(shè)定角度范圍，使得相同的水平的節(jié)點(diǎn)增加或減少其角度范圍，因此到匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)相同的節(jié)點(diǎn)就形成一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)為根的帶環(huán)樹。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

GEM路由節(jié)點(diǎn)不依賴于精確的位置信息，虛擬極坐標(biāo)的方法可以將簡(jiǎn)單實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒂成涞揭粋€(gè)簡(jiǎn)單的處理邏輯路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且不改變節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置。但由于采用了帶環(huán)樹結(jié)構(gòu)，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化時(shí)，調(diào)整樹結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，因此GEM適用于路由拓?fù)湎鄬?duì)穩(wěn)定的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。GEM路由機(jī)制如下圖所示。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議4.MECNMECN協(xié)議使用低功率的GPS定位系統(tǒng)，其主要思想是在給定一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)后估算一個(gè)高效能的子網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸功耗是最低的。由此使得在不考慮網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的前提下，在全局中發(fā)現(xiàn)最小能量路徑。

MECN運(yùn)行在兩個(gè)階段。第一階段：獲取二維平面位置信息，由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的本地計(jì)算來(lái)完成構(gòu)建包含所有發(fā)送節(jié)點(diǎn)外圍的外圍圖。第二階段：在外圍圖中搜索最好的鏈接路徑，使用以能耗作為衡量代價(jià)度量的分布式的貝爾曼福特最短路徑算法作為搜索過(guò)程。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議5.GPSRGPSR是基于節(jié)點(diǎn)位置和數(shù)據(jù)包目的制定轉(zhuǎn)發(fā)策略的路由協(xié)議。GPSR中節(jié)點(diǎn)只需要知道它們一跳鄰節(jié)點(diǎn)的信息就可以確定如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。源端用目的端的位置信息來(lái)標(biāo)記這個(gè)數(shù)據(jù)包。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)知道所有鄰節(jié)點(diǎn)的位置，中間節(jié)點(diǎn)就可以選擇在地理位置上最靠近目的節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)來(lái)制定局部最優(yōu)轉(zhuǎn)發(fā)策略。每個(gè)節(jié)點(diǎn)依次按照上述規(guī)則重復(fù)此過(guò)程，數(shù)據(jù)包在每一跳都會(huì)逐漸接近目的節(jié)點(diǎn)，直到達(dá)到目的地。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

總之，GPSR工作在兩種不同的模式下。收到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，節(jié)點(diǎn)就在其鄰居表中搜索在地理位置上距離目的端最近的鄰節(jié)點(diǎn)。假如此鄰居節(jié)點(diǎn)更接近目的節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包將會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給此鄰居節(jié)點(diǎn)。否則，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入邊界轉(zhuǎn)發(fā)模式并在數(shù)據(jù)包記錄貪婪轉(zhuǎn)發(fā)失敗的位置。邊緣轉(zhuǎn)發(fā)模式中收到數(shù)據(jù)包時(shí)，此位置將與轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行比較，如果轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的距離小于被記錄位置到目的節(jié)點(diǎn)的距離，數(shù)據(jù)包將回到貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式。4.2.3基于地理位置信息的路由協(xié)議4.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議6.T