无线传感器网络的链路评估分簇路由算法
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计 算 机 系 统 应 用
ｈｔ：ｗ ． Ｓ ． ｇｃ ｔ ／ ｗｗＣ ・ ｏ ． ｐ／ —ａｒ ｎ
２１ ０ １年 第 ２ Ｏ卷 第 ｌ Ｉ期
无线传感器 网络的链路评估分簇路 由算法①
何 佩 ，卢先 领 ，秦宁宁，钱菲菲 ，徐保 国
（ 南大学 物联 网工程学院 ，无锡 ２ ４ ２ ） 江 １ １ ２
称 的。由于无 线传感器网络中节点使用无线 信道是共
ａ ｌ ｋ ｑ ａｉ ｖ ｌａｉｎ ｍｏ ｅ ｎ Ｇａ ｓ ｉ ｒ ｕ ｉｎ ｌ ｋ ｑ ａｉ ｓｔｋ ｎ ｉｔ ｃ ｏ ｔｉ ｅｅｔ ｇ ｃｕ ｔｒｈ ａ ， ｎ ｉ ｕ ｌｙ ｅ ａｕ ｔ ｄ ｌｉ ｕ ｓｄｓ ｂ ｔ ， ｉ ｕ ｌ ｉ ａ ｅ ｎｏ ａ ｃ ｕ ｎ ｓｌｃｉ ｌｓｅ ｅ ｄ Ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｙ ｔ ｎ
ｌ ｅｉ ｎ ｉｈ ｒ ｅｉｂｌ ｆｈ ａａｔ ｎ ｍｉ ｉｎ ｉｔ ｆ ｍｅａ ｄｈｇ ｅ ｌ ｉ ｔ ｏ ｅｄ ｔ ａ ｓ ｓ ｏ ． ｒ ａ ｉ ｙ ｔ ｒ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｕ ｌ ； ｌ ｉｇｗｉｄ ｗ； ｕ －ｌｓ ｒｒ ｕｉｇｐｏｏ ｏ； ｒｌｓ ｅ ｓｒ ｅｗｏｋ ｙｗｏ ｄ ：ｉ ｑ ａｉ ｓ ｄｎ ｎ ｏ ｓ ｂ ｃ ｔ ；ｏ ｔ ｒｔｃ ｌｗｉ ｅｓ ｎ ｏ ｔ ｒ ｋ ｎ ｙ ｔ ｉ ｕ ｅ ｎ ｅ ｓ ｎ ｓ
ｃ ｍｐ ｒｄ ｗｉ Ｅ Ｈ ｎ Ｅ ｔｅ ａ ｏ ｔ ｎ ｏ ｎ ｕ ｌ ａ ｅ ｏ ｔ ｇ ｍｅｒｃｃ ｎ ｐ ｏ ｉｅ ｌｎ ｅ ｅｗｏ ｋ ｏ ａｅ ｔ Ｌ ＡＣ ａ ｄ ＨＥ Ｄ， ｈ ｄ ｐｉ ｆｌ ｋ ｑ ａｉ ｂ ｓｄ ｒ ｕｉ ｔ ａ ｒｖｄ ｏ ｇ ｒｎ ｔ ｒ ｈ ｏ ｉ ｙ ｔ ｎ ｉ
在现 有的无线传感器 网络路 由选择算 法中 ，路 由
代价多 以节 点距 离或 者与距离有关的参数来表示 ，没
有将底 层链 路 的通信质 量考 虑在 内， 往 设定无 线链 往 路是对称和稳定 的， Ｌ Ａ Ｈ、 如 Ｅ Ｃ ＤＤ、 Ｐ Ｅ Ｓ Ｅ Ｄ等协议 ， 但实际环境 中障碍物和信 号干扰会 导致无线链路产 生 不稳定随机 波动 ，无线链路的双 向通道也可 能为非对
现有 的无线传感器 网络路 由协议 重点研 究如何提
高节点能量使用效率 ，以延长 网络 生命 周期 ，但是一 些应用领域不仅要求较低 的网络 功耗 ，而且要满足一 定的数据传输可靠性 ，比如 战场 上的实时性 目标跟踪
为 了保证数据 的完整性 ，发送端利用重传机制来进行
遗 失数据包回复 的动作 ，直到确定该数据包 已被接收 端所接收， 由此导致 能耗增加 。综上所述 ，通信 能耗与
（ｃｏ ｌ ｆｎｅ ｔ ｆ ｈｎ ｓ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｊ ｎ ｎ ｎ ｉｅｓｙＷｕ ｉ １ １２ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ Ｉｔｍｅｏ Ｔ ｉｇ ｇｎｅｉ ，ｉ ｇ ａ ｖｒｉ ， ｘ ２ ４ ２ ， ｈｎ ） ｏ Ｅ ｎ ａ Ｕｎ ｔ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｌｉ ｋ ｑ ａｉ ａ ｅ ｕ — ｌ ｔｒｒ ｕ ｉ ｇ ｆ ｒｗｉｅｅ ｓｓ ｎｓ ｒｎ ｔ ｒ ｓｉ ｏ ｏ ｅ Ｔｈ ｅ ａｇ ｒｔ ｍ ｔｌｚ ｓ ｔ ａ ｔ Ａ ｎ ｕ ｌｔ ｂ ｓ ｄｓ ｂ ｃｕｓｅ ｏ ｔｎ ｏ ｒ ｌｓ ｅ ｏ ｅｗｏ ｋ ｓｐｒ ｐ ｓ ｄ． ｅｎ ｗ ｌ ｏ ｉ ｙ ｈ ｕ ｉ ｅ ｉ
ａ ｄ ｔｏ ，ａ ｄ ｎａ ｃ ｗｉｄｏ ｄ ｉｉ ｎ ｙ ｍｉ ｎ ｗ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｅ ｏ ｄ ｔ ｅ ｒ ａｔ ｅ ｌ ｋ ｉ ｆ ｒ ｔｏ ．Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｔ ｒ ｃ ｒ ｈ ｅ ｌｍ ｉ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａｅ ｔ ａ ｉ ｎ
距 离并不呈现简单 的函数关系 ，因此在路 由选择算法 中应该将链路质量考 虑在 内【。
和监测 网络 中的突发事件报警等应用 ，其中路 由度量
的选择对设计低 功耗且 高可靠 性的路 由协议起着至关
Baidu Nhomakorabea重要的作用【。 ｌ Ｊ
ｌ 相关研究
近年来 ， 多分簇型的路 由协议被提 出，这些路 由 许 协 议在复杂性和 精确性 上虽有优 劣，但均不 同程度提
关键词 ：链路质量；滑动窗 口；分簇 ；路 由协议 ；无线 传感器 网络
Ｌ ｎ ａｉ ａ ｅ ｕ － ｌｓｅ ｕｉ ｇｆｒ ｉｅｅｓ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ｉ ｋＱｕ ｌ ｙＢ ｓｄＳ ｂ Ｃ ｕ ｔｒ ｔ Ｒｏ ｔ ｒｌｓ Ｓ ｎ ｏ ｗｏ ｋ ｎ ｏＷ Ｎｅ
Ｈ ｅ， ＵＸｉ －ｉｇ Ｑ ＮｉｇＮ ｎ ， Ｉ Ｎ ｅ—ｅ， ａ － ｕ ＥＰ ｉ ａ Ｌｎ ， Ｌ ｎ ｎ － ｉｇ Ｑ Ａ Ｆ ｉ ｉ Ｆ ＸＵＢ ｏＧ ｏ
高 了路 由协 议性 能 。 目前 分簇 型路 由协议 主要 有 ：
Ｌ Ａ Ｈ、Ｈ Ｅ ＥＣ Ｅ Ｄ、Ｅ Ｅ Ｇ协议等 。 ＡＤ Ｅ Ｌ Ａ Ｈ 是一种 以降低传感器 网络能量消耗为 目 ＥＣ
标的分层 式协议 。为了将能量负载均匀地分配到各节 点上， Ｅ Ｈ协议按轮运行，并在每 一轮 中对簇头进 Ｌ ＡＣ 行 轮换，只有最近未担任过簇首 ，并且能量依然剩余 较多的传感器节 点才会担任簇首 。缺陷是仅考虑 了剩
摘
要 ：提出 了一种链路评估分簇路 由算法 （ Ｑ Ｃ ，该算法利用基 于高斯分布的链路质 量评估模型， 线链 Ｌ ．Ｒ） 将无
路质量作为簇首选择度量，并采用滑动 窗 口机制 实时评估链路质量 。仿真实验表明 ，与 Ｌ ＡＣ Ｅ Ｈ、Ｈ Ｅ Ｅ Ｄ分簇协
议相 比，采取链路质量作为路 由度 量可以有效延 长网络的生命 周期，提高数据传输可靠性。
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２１ ０ １年 第 ２ Ｏ卷 第 ｌ Ｉ期
无线传感器 网络的链路评估分簇路 由算法①
何 佩 ，卢先 领 ，秦宁宁，钱菲菲 ，徐保 国
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要 ：提出 了一种链路评估分簇路 由算法 （ Ｑ Ｃ ，该算法利用基 于高斯分布的链路质 量评估模型， 线链 Ｌ ．Ｒ） 将无
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