基于路徑到達率和動態廣播時延的匯聚樹協議①

趙 城潘露萍

(浙江工業大學信息工程學院 杭州 310023)

0 引 言

無線傳感器網絡(wireless sensor network，WSN)由具有傳感、數據處理和短距離無線通信功能的傳感器節點組成，已廣泛應用于國防軍事、環境監測、生物醫療、交通管理、搶險救災等眾多領域。傳感器節點通常都由干電池供電，能量和無線通信能力有限，因此如何快速有效又節能地采集傳感器數據，延長網絡壽命一直是研究的重點。

匯聚樹路由協議[1](collection tree protocol, CTP)是基于樹狀結構的匯聚協議，應用非常廣泛[2,3]。在CTP協議下，每個節點將各自的數據上傳給父節點，最后匯聚到根節點sink，采用了基于期望傳輸次數(expected transmissions count, ETX)的距離向量路由算法。傳統的CTP協議用ETX[4]來衡量鏈路質量，雖然計算比較簡便，但在多跳路徑中，ETX的簡單相加往往會與實際鏈路質量產生偏差。對CTP這種逐級上傳的多跳網絡架構，用單跳鏈路質量的乘積能更好地表示整條上傳路徑的質量。

本論文采用節點到根節點整條路徑的數據包到達率(packet delivery ratio, PDR)來衡量路徑質量。本文的主要貢獻如下：

(1) 提出了基于路徑到達率的PDR-CTP協議，通過計算和仿真表明，同傳統的基于ETX的CTP協議相比，可以有效提高路徑端到端數據傳遞的成功率，另外還可以節省平均總傳遞次數和平均延時，節省能耗，提高網絡生存時間。

(2) 提出了動態延時廣播算法，在建樹過程中，通過動態延遲，使得質量好的節點先行廣播，提高建樹過程的穩定性，減少廣播次數，節省能耗。

1 相關工作

在WSN中，無線鏈路質量一直是研究的重點[5]，目……