《路由協(xié)議》PPT課件

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1、第2章路由協(xié)議---林志貴2012/3/10主要內(nèi)容:概述路由協(xié)議分類能量感知路由基于查詢的路由地理位置路由可靠路由協(xié)議路由協(xié)議自主切換概述路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)。功能:1)尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑;2)將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。概述特點(diǎn):能量優(yōu)先基于局部拓?fù)湫畔⒁詳?shù)據(jù)為中心應(yīng)用相關(guān)要求:能量高效可擴(kuò)展性魯棒性快速收斂性路由協(xié)議分類1)能量感知路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸中的能量消耗出發(fā),討論最優(yōu)能量消耗路徑以及最長網(wǎng)絡(luò)生存期等問題。2)基于查詢的路由通信流量主要是查詢節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸。3)地理位置路由協(xié)議----節(jié)點(diǎn)

2、的位置4)可靠的路由協(xié)議----網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實(shí)時性能量感知路由1)能量路由根據(jù)節(jié)點(diǎn)的可用能量(PA)或傳輸路徑上的能量需求,選擇數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。特點(diǎn):需要知道整個網(wǎng)絡(luò)的全局信息策略:最大PA路由、最小能量消耗路由、最少跳數(shù)路由及最大最小PA節(jié)點(diǎn)路由能量感知路由2)能量多路徑路由思想:在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間建立多條路徑,根據(jù)路徑上節(jié)點(diǎn)的通信能量消耗以及節(jié)點(diǎn)的剩余能量情況,給每條路徑賦予一定的選擇概率,使得數(shù)據(jù)傳輸均衡消耗整個網(wǎng)絡(luò)的能量,延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存期。過程:路徑建立、數(shù)據(jù)傳播和路由維護(hù)。能量感知路由目的節(jié)點(diǎn)向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播路徑建立消息,啟動路徑建立過程----代價域。

3、當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的路徑建立消息時,相對發(fā)送該消息的鄰居節(jié)點(diǎn),只有當(dāng)自己距源節(jié)點(diǎn)更近,而且距目的節(jié)點(diǎn)更遠(yuǎn)的情況下,才需要轉(zhuǎn)發(fā)該消息,否則將丟棄該消息如果節(jié)點(diǎn)決定轉(zhuǎn)發(fā)路徑建立消息,需要計(jì)算新的代價值來替換原來的代價值。能量感知路由節(jié)點(diǎn)要放棄代價太大的路徑,節(jié)點(diǎn)j將節(jié)點(diǎn)i加入本地路由表FTj中的條件:能量感知路由節(jié)點(diǎn)為路由表中每個下一跳節(jié)點(diǎn)計(jì)算選擇概率,節(jié)點(diǎn)選擇概率與能量消耗成反比。節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由表中每項(xiàng)的能量代價和下一跳節(jié)點(diǎn)選擇概率計(jì)算本身到目的節(jié)點(diǎn)代價?;诓樵兊穆酚啥ㄏ驍U(kuò)散路由思想:匯聚節(jié)點(diǎn)通過興趣消息發(fā)出查詢?nèi)蝿?wù),采用洪泛方式傳播興趣消息到整個區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有

4、傳感器節(jié)點(diǎn)。在興趣消息的傳播過程中,協(xié)議逐跳地在每個傳感器節(jié)點(diǎn)上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸梯度。傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方向傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)。途徑:興趣擴(kuò)散、梯度建立和路徑加強(qiáng)三個階段?;诓樵兊穆酚啥ㄏ驍U(kuò)散路由基于查詢的路由謠傳路由思想:事件區(qū)域中的傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生代理消息,代理消息沿著隨即路徑向外擴(kuò)散傳播,同時匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出的查詢消息也沿隨機(jī)路徑在網(wǎng)絡(luò)中傳播。代理消息和查詢消息的傳輸路徑交叉在一起時,就會形成一條匯聚節(jié)點(diǎn)到事件區(qū)域的完整路徑?;诓樵兊穆酚芍{傳路由地理位置路由節(jié)點(diǎn)通常需要獲取它的位置信息,使采集的數(shù)據(jù)更加有意義。如:森林防火應(yīng)用。消防人員

5、不僅需要知道發(fā)生了火災(zāi)事件,還需要知道發(fā)生火災(zāi)事件的確切位置。地理位置路由GEAR(geographicalandenergyawarerouting)原理:根據(jù)事件區(qū)域的地理位置信息,建立匯聚節(jié)點(diǎn)到事件區(qū)域的優(yōu)化路徑,避免洪泛傳播方式,減少路由建立的開銷。地理位置路由—GERA1查詢消息傳送到事件區(qū)域GERA用實(shí)際代價和估計(jì)代價表示路由代價,沒有建立從匯聚節(jié)點(diǎn)到事件區(qū)域路徑時,中間節(jié)點(diǎn)用估計(jì)代價來決定下一條節(jié)點(diǎn)。估計(jì)代價定義:節(jié)點(diǎn)到事件區(qū)域的距離以及節(jié)點(diǎn)的剩余能量兩部分計(jì)算公式:C(N,R)=ad(N,R)+(1-a)e(N)其中:C(N,R)表示估計(jì)代價,d(N,R)

6、為節(jié)點(diǎn)N到事件區(qū)域的距離,e(N)節(jié)點(diǎn)N中的剩余能量,a為比例參數(shù)。地理位置路由—GERA查詢信息到達(dá)事件區(qū)域后,事件區(qū)域的節(jié)點(diǎn)沿著查詢路徑的反向傳輸檢測數(shù)據(jù)消息。數(shù)據(jù)消息中包含每跳節(jié)點(diǎn)到事件區(qū)域的實(shí)際能量消耗。路由空洞產(chǎn)生。貪婪算法。地理位置路由—GERA2查詢消息在事件區(qū)域內(nèi)傳播1洪泛機(jī)制2迭代轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制地理位置路由GEM(graphembedding)適用于數(shù)據(jù)中心存儲方式的路由,主要思想是建立一個虛擬極坐標(biāo)系統(tǒng),用來表示實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)形成一個以匯聚節(jié)點(diǎn)為根的環(huán)樹,每個節(jié)點(diǎn)用到樹根的跳數(shù)距離和角度范圍表示,節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)路由通過這個環(huán)樹實(shí)現(xiàn)。地理位置路由—

7、GEM三種數(shù)據(jù)存儲方式1本地存儲2外部存儲3數(shù)據(jù)中心存儲地理位置路由—GEM1虛擬極坐標(biāo)系統(tǒng)建立步驟:生成樹形結(jié)構(gòu)、反饋?zhàn)訕浯笮?、確定虛擬角度范圍。2基于虛擬極坐標(biāo)系統(tǒng)的路由算法地理位置路由—GEM3對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓m應(yīng)一致性條件:(1)除了匯聚節(jié)點(diǎn)外每個節(jié)點(diǎn)只有一個父節(jié)點(diǎn)(2)每個節(jié)點(diǎn)跳數(shù)值為父節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)值加1(3)每個節(jié)點(diǎn)的角度范圍是父節(jié)點(diǎn)角度范圍的子集(4)每個節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)角度范圍不相交地理位置路由邊界定位地理路由基本思想:通過網(wǎng)絡(luò)中自身位置信息確定一個全局坐標(biāo)系,然后確定其他節(jié)點(diǎn)在這個坐標(biāo)系的位置,最后根據(jù)節(jié)點(diǎn)在坐標(biāo)系

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