无线传感器网络2014(路由协议)1.pptVIP

4.4 机会路由 机会路由建立一个转发节点集(forwarder candidate set)，把4个中继节点同时作为备选转发节点，只要其中一个收到源节点发来的数据包就可以继续向目的节点转发. 转发成功率可以提高到(1-(1-O.3)4)×100％=76％，转发率从30％上升到了76％，从而显著提高了端到端的吞吐量。 发送次数： 1/ (1-(1-0.3) 4) + 1 = 2.3tx 也就是，通过多个节点共同参与中继转发，可提高单跳传输的可靠性。 4.4 机会路由 第2个例子：减少端到端转发跳数、降低延迟、提高吞吐量 图中长度相同的链路具有相同的分组投递率。 传统路由协议事先确定源到目的节点的路径，例如Src-B-D-Dst。 当源节点向下一跳节点B发送数据时，B收到了数据包，但同时C也收到了同样的数据包。机会路由策略允许C向下游转发，而不是由B来承担此任务，这样就可能形成Src-C-Dst路径，相比而言，减少了跳数． 另一种情况是，源在给B发送数据时，B没有收到，但A收到了，传统路由协议中，源节点必须重发这个数据包（事实上，这是一种浪费），而最好的方式是允许A来发送这个数据包，这就是机会路由的概念。这种策略会使得数据更快地向目的端方向传输，从而减少了延迟，增加了端到端的数据吞吐量，同时也提供了可靠传输。 4.4 机会路由 4.4.2 ExOR（Extremely Opportunistic Routing) 路由协议 ExOR(extremely opportunistic routing)：Ex0R是最早的机会路由方案，这是一个以端到端的最短路径的ETX（Expected Transmission Count）值为基准的机会路由算法。 该算法利用无线信道随机变化的特性，把路由的选择放在数据的发送之后，选择“发送时”信道质量最好，“最有机会，最适宜”转发数据的节点作为下一跳节点，这是称其为机会路由的原因。 网络中每个节点周期性地发送探测包，从而得到相邻链路的ETX值，通过全网广播，网络中的每个节点都能够获得全网链路状态。在节点欲发送数据时，采用逆向Dijkstra最短路径算法计算各邻居节点到目的节点的最小期望转发总次数。 4.4 机会路由 ExOR的基本思想和算法步骤是： （1）建立备选转发节点集CNS。源节点欲向目的节点发送数据，它首先选择到目的节点的最短ETX路径小于自身的节点作为备选转发节点，这些节点组成备选转发节点集(Candidate Next-hop Set, CNS)，并依据其到目的节点的ETX度量设置优先级，距离目的节点越近，优先级越高。 （2）CNS中的节点协调转发机制。收到数据包的邻居节点，根据其是否为CNS节点及其优先级顺序，并按照一定的协调规则或丢弃该包，或转发该包。也就是，收到数据包的节点就谁是“最优”转发节点要达成共识。 重复以上两步，直至数据包发送至目标节点。 4.4 机会路由 ETX计算与CNS构建： 如下图所示场景，假设节点A为发送节点，节点E为目标节点。节点间的连接线上的概率表示节点间的包送达率，包送达率(delivery ratio)是指一个节点到另一个节点的正确收包概率。可以在网络中洪泛数据包，然后统计收包数目从而计算出包送达率。 ETX（Expected Transmission Count）为期望传输次数，既源节点传递数据到目的节点所期望的转发次数。ETX的计算方法为一条完整路径上的所有节点间链路包送达率倒数和的最小值。 A B C D E 90% 90% 85% 30% 10% 70% 70% 30% 4.4 机会路由 所有ETX比当前节点小且可直接通信的节点都被视为备选节点，将其加入CNS。这保证了发送的前向性，排除了路由环的存在。转发节点依据ETX的大小排定候选转发节点的优先级次序，并将优先级信息包含在包头中，将包广播出去。 图示的网络场景中，A，B，C，D，E五个节点到E节点的ETX分别是2．85，2．28，1．17，1．43，0，所以包含在源节点A发送的数据包中的候选节点集次序为{E，C，D，B}。 A B C D E ETX=2.85 ETX=2.28 ETX=1.17 ETX=0 ETX=1.43 ExOR算法中，网络中的节点计算其到目标节点的最短路径的ETX度量，也就是节点到目标节点的最小ETX。例如，A到E存在6条路径，ETX最小值为2.85，对应的路径为A-D-E。 按照这样的计算方法可计算A，B，C，D，E五个节点到E节点的ETX分别是2.85，2.28，1.17，1.43，0。 4.4 机会路由 CNS中的节点协调转发机制 确