无线传感器网络路由协议的比较研究

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1、无线传感器网络路由协议的比较研究施海洋!李雷"南京邮电大学$南京"!###/&摘要"本文首先介绍了无线传感器网络路由协议的设计原则$紧接着对目前比较流行的几种代表性的路由协议进行了多方面的比较%最后提出了路由协议中需要进一步解决的问题%关键词"无线传感器网络’网络体系结构’路由协议’协议分类中图分类号"$%#&#文献标识码"’文章编号"!((&)#(**+"((,-(*)!(&**)(#./012345/6789:;/<=/9846>%3/8/?/@546A43B@B557B65/3CB8D/3E5012134%53678929:4(;3

2、6<467=64>:?@4A5BCDB@A8;36<467"!###/8EF463-’F5832?8GG4?@AH5AF4@I3I:?46A?BJKL:@AF:M346I?46L4IH:@BCN0;O@?BKA467J:@476$36JAF:6AF:?:I?:@:6A3A4>:?BKA467I?BABLBH@P:?:LBMI3?:J46M365P35@836J@BM:I?BQH:M@6::J:JAB@BH>:46CKAK?:P:?:IKACB?P3?J3AH3@ARHB;D/3:5GP4?:H:@@@:6@B?6:APB?S@T?BKA4

3、67I?BABLBH@TLH3@@4C4L3A4B6BCI?BABLBH@!引言且大量的研究显示&网络层上的路由协议和数据链路层上的无线传感器网络!!"#"是传感器技术#通信技术和计算机技@A0协议对无线通信模块的能量消耗起着至关重要的影响%术相结合的产物$由于无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客#无线传感器网络的路由协议观上的物理世界融合在了一起$改变了人类与自然界的交互方B,+路由协议设计的原则式$因而它具有了广泛的应用前景$%&%美国商业周刊和’()技术与传统网络的路由协议的目的一样$路由协议主要是解决如评论在预测未来技术发展的报告

4、中$分别将无线传感器网络列为何将信息从信息源传输到目的地$对于!"#来说$也就是在传感*+世纪最有影响的技术和改变世界的技术之一%器节点与汇聚节点之间建立路由$为用户可靠地传递数据$即确无线传感器网络本身具有很多不同于传统网络的特点$如能定最佳路径和通过网络传输信息%由于传感器网络路由协议有着量严重受限#拓扑结构频繁变化等%因此$!"#的网络协议的设计能量优先$基于局部拓扑信息$以数据为中心$应用相关等特点$同现有的各种网络协议的设计有较大的不同之处$因而面临着各传统网络的路由协议并不一定适应无线传感器网络%大量的研究种新的挑战%在协议栈

5、的众多协议中$网络层的路由协议的算法显示C网络层上的路由协议和数据链路层上的@A0协议对无线研究作为一项关键技术已成为目前研究的热点%通信模块的能量消耗起着至关重要的影响$因此设计一个良好的"无线传感器网络的体系结构路由协议对!"#的发展起着至关重要的作用%!"#路由协议的*,+无线传感器的网络结构设计主要考虑以下几条因素&4+<能量高效性%能量的有效利用仍一个无线传感器网络的典型结构如图+所示%它是由大量的是最重要的原则$传感器网络路由协议不仅要选择能量消耗小的功能相同或不同的无线传感器节点!例如图+中-./.0.1.2.3"#汇路径$

6、而且要从整个网络的角度来考虑$选择使整个网络能量均聚节点4567879:;<#(7=;>7;=或通信卫星#任务管理结点组成%其衡消耗的路由’4*<可扩展性%网络拓扑的变化要求路由机制具有中传感器网络节点通常由?个模块组成&传感器模块#处理器模可扩展性$能够适应网络结构的变化’4B<鲁棒性%能量的用尽或者块#无线通信模块和能量供应模块%环境的恶劣性等因素要求路由具有一定的容错性’4?<快速收敛性%网络的拓扑变化$能量和通信带宽等资源受限要求路由机制有快速收敛性%B,*路由协议的分类由于!"#路由协议分类标准有很多$因此路由协议的分类方法也就

7、多种多样%本文从具体的应用角度出发$根据不同应用对传感器网络各种特性的敏感程度不同$将路由协议分为四种类图!无线传感器网络典型结构型并对每种类型的典型路由协议进行分析%大致工作过程是&随机分布在被监测区域的传感器节点$以B,*,+洪泛式路由自组织形式构成网络%各节点收集数据$并将数据通过多跳中继洪泛式路由(*)是一种传统的路由算法$一般用于与其它算的方式路由至汇聚结点$在这个过程中数据可能会被多个结点进进行性能上的比较%它不要求维护网络的拓扑结构$也无需进行行一些处理$例如数据融合$最后通过互联网4(7=;>7;=<或者卫星达路由计算%接

8、收到消息的节点以广播形式转发数据分组$直到目到用任务管理结点%标节点接收到数据分组为止$或者达到为该数据分组所设定的最*,*无线传感器网络的协议栈大跳数$或者所有节点都拥有此数据副本为止%典型