DTRP基于动态树的无线传感器网络路由协议.doc

·· 通信学报 第28卷
第11A期 蔡新文等：DTRP：基于动态树的无线传感器网络路由协议 ··

第28卷第11A期 通信学报 Vol.28No.11A
2007年11月 JournalonCommunications November2007

DTRP：基于动态树的无线传感器网络路由协议
蔡新文，裴庆祺，李凤华
（西安电子科技大学计算机网络与信息安全教育部重点实验室，陕西西安710071）
摘要：为了延长网络的使用寿命，更有效的利用传感器节点的能量，在分簇路由（如LEACH）的基础上，提出了一种节省能量的基于动态树的无线传感器网络路由协议DTRP。仿真结果显示DTRP与传统的LEACH相比，可以显著地节约能量，平衡节点能量消耗。
关键词：无线传感器网络；分簇协议；动态树路由协议；多跳
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-436X(2007)11A-0087-06
DTRP:basedondynamictreeroutingprotocolinwirelesssensornetworks
CAIXin-wen,PEIQing-qi,LIFeng-hua
(KeyLab.ofComputerNetworksandInformationSecurity,MinistryofEdu.,Xi’an710071,China)
Abstract:Toprolongthenetworklifeandusetheenergyofsensornodesmoreeffective,AnewDynamicTreeRoutingProtocolwasproposedbasedontheclusteringprotocolsuchasLEACH,whichcanhavesignificantimpactontheoverallenergydepletionofthenetwork.SimulationsshowthatDTRPcanachieveaconsiderablereductioninenergydissipationcomparedwithconventionalLEACH.
Keywords:wirelesssensornetwork;clusterprotocol;dynamictreeroutingprotocol;multi-hop

1引言
随着传感器技术、嵌入式计算技术、低功耗无线通信技术的飞速发展，具备感应、无线通信以及信息处理的能力的微型无线传感器也开始出现。这些廉价的、低功率的传感器组织成无线网络，能够协作地监测、感应其网络覆盖区域内的多种环境信息(如温度，湿度等)并传送到远处的基站进行处理.无线传感器网络(wirelesssensornetwork)能够在恶劣的环境条件下获取大量详实而可靠的信息，可以广泛应用于国防军事、工业控制、环境监测、交通管理等领域。
收稿日期：2007-09-25
基金项目：陕西省自然科学基础研究计划基金资助项目（2005F28）；西安市科技攻关计划基金资助项目（GG06017）FoundationItems:TheNaturalScienceFoundationResearchPlanofShanxiProvince(2005F28);Xi’anCityPioneerProgramofScienceandTechnology(GG06017)
与传统的无线网络不同，无线传感器网络中的节点带宽、内存等资源更为缺乏，尤其是其有限的能量直接影响传感器网络的生命周期以及网络的信息质量。由于传感器节点的能量通常无法得到补充，节点上的通信协议应能够有效地利用节点有效的能量，以延长网络的生命周期。目前已有大量的研究工作从不同的角度来力求延长传感器网络的寿命[1~6]。
本文提出了一种完全分布的、高效节能的数据通信协议DTRP，其特点是节点以聚类的方式组织节点，聚类覆盖的区域大小是限制在一定范围内，簇内以簇头节点为根节点组成树(tree)，子节点只与距离很近的父节点通信，子节点产生的数据动态寻找路径，多跳传送至簇头节点，簇头节点直接与基站通信。模拟实验显示DTRP具有良好的性能。
2背景
2.1相关工作
对于传感器网络中节能的数据通信协议的研究已有不少。最简单的数据通信协议是直接通信(directtransmission)，即节点收集数据后直接与基站通信。显然，当基站距离很远时，节点的通信代价太大，将很快死亡。为解决这个问题，一些以节约能量为目的算法相继被提出来。
LEACH[7]是MIT的Wendi等人为无线传感器网络设计的一种分布式自组织的协议，其核心思想是减少与基站直接通信的节点数量来达到节能的目的。LEACH协议按轮(round)运行，每轮分为设置(setup)和稳定(stea