对几种重要的无线传感器网络路由协议的比较

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1、对几种重要的无线传感器网络路由协议的比较对几种重耍的无线传感器网络路由协议的比较【摘耍】基于无线传感器网络的体系结构，本文针对当前几种主要的传感器网络协议展开研究。本文我们重点研究了路市协议的能量高效性、可扩展性、鲁棒性和快速收敛性等几个方面的特性，结合各自协议的特点研究了几种协议在这些特性的表现上的差异。最后,我们给出了比较的结果，以及对结果的分析。【关键词】无线传感器网络；路由协议；比较0引言无线传感器网络(wirelesssensornetwork,WSN)是

2、tl部署在检测区域内的大量廉价微型传感器节点，形成一个多跳的自组织网络系统，使在小体积内集成信息采集

3、、数据处理和无线通信等功能，实现协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并提供给终端用户。WSN能够广泛应用于军事、环境检测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理、以及机场、大型工业园区的安全检测和其他商业等，且将逐渐深入到人类生活的各个领域。20世纪90年代提出的“普适计算”[1-2],揭开了无线网络的序幕，21世纪里，随着微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步，多功能传感器快速发展，使无线网络从畅想逐步走向现实。无线网络引起了学术届、军界和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感

4、器网络的研究计划，特別是美国通过国家自然基金委、国防部等多种渠道投入□资支持传感器网络技术的研究，进而使无线传感器网络成为目前研究热点[4-5]o1无线传感器网络的组成WSN通常由数据获取节点、数据分布网络和信息处理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的传感器节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理屮心，如图1所示。传感器节点是一个具有信息收集和处理能力的微系统，集成了传感器模块、信息处理模块、无线通讯模块和能量供应模块［3］。2常见的路由协议目前对于无线传感网络路由算法的设计，国

5、内外提出了很多解决方案，针对不同传感器网络的应用，提出了不同的路由协议，这些路由算法即有其优势也有缺陷，并且针对不同的具体应用表现出來的性能也大不一样，具体表现为以下儿种协议［2-3］o2.1泛洪式算法(Flooding)泛洪式算法是一种传统的网络通信路由协议。它实现简单，不需要维护网络的拓扑结构和实现复杂的路由算法，接收到消息的节点以广播形式转发数据包给所有的相邻节点，重复执行该过程，直到数据包到达目的地或者已经达到预先设定的最大跳数。对于自组织的传感器网络，泛洪路由是一种较直接简单的实现方法，但存在消息的“内爆”(implosion)和"重叠”(overlap)

6、以及"资源盲点”(resourceblindness)的特点，并且没有考虑各节点的能量损耗，没有自适应路由选择，会导致网络寿命减少［5］。2.2定向路由扩散(DD)定向扩散协议(DirectedDiffusion)是一种基于查询的路由机制［10］o整个过程可以分为兴趣扩散、梯度建立以及路径加强三个阶段。在兴趣扩散阶段，汇聚节点向传感器节点发送其想要获取的信息种类或内容。兴趣消息中含有任务类型、目标区域、数据发送速率、时间戳等参数。当整个信息要求传遍整个传感器网络后，便在传感器节点和汇聚节点Z间建立起一个梯度场，梯度场的建立是根据成本最小化和能量自适应原则。梯度场建立

7、过程如图2所示。2.3动态源路由算法(DSR)动态源路由算法(DynamicSourceRoutingprotocol)是按需建立路由的一种自适应算法。当某个传感器节点采集到数据后，调用路由选取机制，从它的邻居节点中选取-个信道较好、能量充沛或者距离汇聚节点(sink节点)最近的节点作为其转发节点。其他节点收到这样的数据包后运行同样的算法，从其邻居节点中找出一个最佳转发节点进行转发，直到数据包被发送到目的地。这种算法简单，要维护的数据结构简单，路由维护开销小，但是它路由选择时只考虑眼前最优，没有考虑网络负载，容易导致部分节点提前失效，单路径发送可靠性低，路由的选取具

8、有盲目性，容易走向网络空洞。2.4SPIN(SensorProtocolsforInformationviaNegotiation)SPIN该协议基于协商并且具有能量自适应功能[6-7],它假定网络中所有节点都是Sink节点，每一个节点都有用户需要的信息，而且相邻的节点拥有类似的数据，所以只要发送其他节点没有的数据。发送真正数据Z前，通过协商压缩重复的信息，避免了冗余数据的发送解决Flooding协议和Gossiping协议的内爆和重叠现象；SPIN协议有权访问每个节点的当前能量水平，根据节点剩余能量水平调整协议，所以可以在一定程度上延长网络的生存期。2.5GE