在無線傳感器網絡中路由的選擇方式

所有的機器人導航都需要解決這樣的一個問題：機器人如何獲知通往目的地的道路。在無線傳感器網絡中，無線節(jié)點之間的信息通信路由也是一個首先要解決的問題。如前所述，由于地理信息固定，在WiME中空間路徑規(guī)劃和信息通信路由完全可以以相同的方式工作。因此下面以路徑規(guī)劃來說明這樣一個路由存儲和查詢方式的選擇問題。

在無線傳感器網絡中，無線節(jié)點由于能量受限，采用的是低功耗嵌入式處理器，其計算能力和存儲空間都有限。WiME也不例外，一般無法直接存儲路徑信息或者將地圖信息存儲在節(jié)點上從而在需要時計算出最優(yōu)路徑。為此，首先考慮下面的4種方法。

方法1：作為一種常用的方法，可以查詢整個地圖的路徑信息。由于房間數(shù)n眾多(認為n不小于1000)，路徑數(shù)據(jù)巨大(存在n(n-1)／2條路徑)，這樣的地圖可以由1臺或多臺主服務器提供。任何一個無線節(jié)點或鄰近的有限多個節(jié)點都滿足不了這樣的存儲量。一個自然的方法是將全局地圖存儲到服務器上，機器人終端在必要時從服務器上下載路徑信息。這類似于GPS設備的工作方式。

方法2：根據(jù)使用的廣播式無線路由通信協(xié)議，建立一條到目標點的無線通信鏈路，并利用建立的這條通信線路作為地理導航線路。

方法3：利用動態(tài)路徑規(guī)劃的思想，每個節(jié)點存儲與自身相關的一定范圍內的地理信息，并生成最優(yōu)路徑信息。

方法4：每個節(jié)點存儲全局節(jié)點分布的地理信息和連接關系，在需要時與臨近的節(jié)點協(xié)同計算出最優(yōu)路徑。這是借鑒了計算機網絡中分布式計算的概念。

每種方法各有其優(yōu)劣。第1種方法修改容易，增加或刪除節(jié)點只需要在主服務器端更新。第2種方法不需要事先知道節(jié)點的地理位置信息，整個路徑信息是動態(tài)建立和修改的。第3種方法可以隨著道路情況動態(tài)調整最優(yōu)路徑。由于節(jié)點能夠實時觀察到道路信息，可以引入?yún)?shù)來反映當前周邊道路狀況，比如道路的堵塞程度，并由此動態(tài)維護這樣一個包含自身及臨近區(qū)域的最優(yōu)路徑表。但是這3種方法都是在多跳通信的情況下完成的，返回完整的路徑信息需要較多的通信帶寬和較長的通信延時，這對通信協(xié)議的魯棒性提出了挑戰(zhàn)。第4種方法的存儲量相對要小，與節(jié)點個數(shù)同數(shù)量級，但是多節(jié)點協(xié)同的最優(yōu)路徑的實時分布式計算對于無線傳感器節(jié)點無疑是一個困難的問題。畢竟當前的分布式計算仍然局限在計算機網絡領域。如何將分布式計算和最新的網格計算的思想運用到無線傳感器網絡上，可能會成為嵌入式系統(tǒng)領域的下一個方向。