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WSN 中的自适应机会路由 聂 骕 (上海海事大学 商船学院，中国 上海 201306) 【摘 要】在一个资源有限的无线传感网里，通信的能耗是需要慎重分配的。 因此，有必要设计出一个能效最大化且传输成功率高的路由机 制。 机会主义路由（Opportunistic Routing） [1-2]已经提出了一种有效的方法开发无线传感网的时间和空间特性。 OR（Opportunistic Routing）一个重 要的方面是协调各潜在中继节点。 在本文中，我们提出了一种自适应在线质量分值所有潜在中继节点，可以进一步减少无线传感器网络中端到 端延迟提高数据包的成功率和能效。 【关键词】无线传感器网络；机会主义；自适应；路由 0 引言 无线传感网是由许多低功耗的传感器节点组成的，它们通常具有 感知、计算、通信能力。 现阶段的研究多数是静态的无线传感网，如森 林防火、建筑监控、地标检测等等，这样的应用环境中，网络比较稳定， 传感器节点基本没有拓扑变化，因此便于运用，且网络效率较高。 而在 有的应用领域，如海上搜救等重要领域，应用环境比较恶劣，常常由于 海上各种客观因素，包括风压、海流、大风大浪的影响，网络信道质量 通常较差，节点之间并不是总存在一条可达路径，因此传统的路由并 不适合于类似海上的恶劣环境。 因此，本文针对近年，对于无线传感网（WSN）的研究现在正不断 的增长，在 Ad hoc 无线网中，资源限制一直是重要而又难以解决的问 题。 机会路由的提出，有效的改善了这些问题。 机会路由通过充分利用 无线信道的广播特性，可以大大提高无线多跳网络的性能。 因此，自从 机会路由被提出后，也成为了各个研究机构的研究热点。 现在的一些 路由方案，都是采用 ETX 当路由判据，ETX 的获取需要周期性地发送 探测包，路由的开销很大。 最具有代表性的机会路由协议有 ExOR[1]，SAOR[3]。 但是它们都有 很大的改进空间，如 ExOR 存在数据包传输效率不高 ，可扩展性不强 等问题。 传统的路由模式是：在端到端数据包传送过程中，先建立一条 端到端的节点序列，然后在每次分组转发时，已经下一跳的节点，开始 执行链路层数据的转发。 因此一旦传送过程有分组丢失或者错误，那 么就要重新启动链路层开始从头再来。 所以可以看出，在链路质量和 稳定性较差的环境下， 频繁的链路层数据重传将消耗大量的带宽资 源。 因此，尽管确定性路由方式逻辑简单，但未能充分考虑无线信道的 广播特性、时变特性和干扰不规则性。 无线信道的广播特性使得一次 分组转发可能被多个节点收到，且接收概率各不相同；无线链路的时 变特性导致网络中链路的状态随时间而改变。 路由协议设计过程中如 果缺乏对信道广播和丢失特性的充分考虑，必将导致大量网络资源无 谓浪费， 这将严重影响无线多跳网络的吞吐量和提供服务质量的能 力。 1 机会主义路由工作机理 机会主义路由(Opportunistic outing)是一种后择路由，节点在转发 包时不以源-目标节点间直接可达路径为基础， 而是将报文广播出去 后，再利用转发候选集中的最佳节点来转发报文。 充分利用无线信道 的广播特性，机会性的选择报文能到达的最佳节点转发，尽可能地克 服动态拓扑、链路信道变化频繁等影响，从而有效提高无线网络性能。 不先确定下一跳节点，这样可以选择最佳的节点来转发数据包。 假设 源节点要广播数据包，那么监听到这个数据包的邻居节点组成一个转 发节点列表 ，每次传输都以最佳节点 （如离目标节点 最 近 ， 或 开 销 最 小）来转发报文。 路由是在网络数据通信系统的一个重要的要求。 有路由协议所需 要的三个主要组成部分：一个目的地的规范，路由目标和策略路由。 大 多数路由协议是基于一个固定的目标规范，路由目标和路由策略往往 遵循分层计划。 有两种通用的有线网络和无线网络中的最短路径（或 最低的成本）的路由范例通常被采用，一是在一个单一的任何源-目的 对之间的最短路径的计算。 这被称为隐式应答路由。 在无线传感器网 络中，要考虑到具有挑战性的环境中的资源约束和频繁的干扰和节点 故障， 路由无线传感器网络必须精心设计和优化-理想与本地适应能 力的数据传输速率和网络条件的变化。 此外，一个典型的无线传感器 网络中的通信模式，要包括传感器和接收器节点布置。 已经有一些关于 OR 的改进的变种，采取机会主义传输的概念了 利用无线网络的时空多样性。 在一般情况下都是采用以下两种常见的 方法： i)随机无限制的 CRS ii)先决和限制的 CRS 第一种类型中，能源是不是一个主要的问题，而第二种类型是以 确保潜在的中继节点参与形成源目标路径在能源效率方面具有最大 的潜在回报为目的。 第一个可供选择的潜在的中继节