无线传感器网络各类路由协议仿真

《无线传感器网络各类路由协议仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验报告课程无线传感网络各类路由协议仿真1.实验目的网络数据传输离不开路由协议，路由协议是其组网的基础，路由协议是无线传感器网络研究的重点之一，其主要的设计目标是降低节点能量消耗，延长网络的生命周期。本次实验将仿真各类无线传感器网络路由协议。2.实验要求争取考虑全面，考虑到各因素对各类协议的影响，以提高无线传感网络的性能。3.设计思想(1)Flooding泛洪是一种传统的路由技术，不要求维护网络的拓扑结构，并进行路由计算，接收到消息的节点以广播形式转发分组。对于自组织的传感器网络，泛洪路由是一种较直接的实现方法，但消息的“内爆”(implosion)和“重叠”(overlap)是其固有

2、的缺陷。为了克服这些缺陷，S.hedetniemi等人提出了Gossiping策略，节点随机选取一个相邻节点转发它接收到的分组，而不是采用广播形式。这种方法避免了消息的“内爆”现象，但有可能增加端到端的传输延时。Flooding路由协议中的内爆和重叠问题(1)SPIN(sensorprotocolforinformationvianegotiation)SPIN是以数据为中心的自适应路由协议，通过协商机制来解决泛洪算法中的“内爆”和“重叠”问题。传感器节点仅广播采集数据的描述信息，当有相应的请求时，才有目的地发送数据信息。SPIN协议中有3种类型的消息，即ADV，REQ和DATA。AD

3、V—用于新数据广播。当一个节点有数据可共享时，它以广播方式向外发送DATA数据包中的元数据。REQ—用于请求发送数据。当一个节点希望接收DATA数据包时，发送REQ数据包。DATA—包含附上元数据头(meta一header)的实际数据包。SPIN协议有4种不同的形式:•SPIN-PP：采用点到点的通信模式，并假定两节点间的通信不受其他节点的干扰，分组不会丢失，功率没有任何限制。要发送数据的节点通过ADV向它的相邻节点广播消息，感兴趣的节点通过REQ发送请求，数据源向请求者发送数据。接收到数据的节点再向它的相邻节点广播ADV消息，如此重复，使所有节点都有机会接收到任何数据。•SPIN-E

4、C：在SPIN-PP的基础上考虑了节点的功耗，只有能够顺利完成所有任务且能量不低于设定阈值的节点才可参与数据交换。•SPIN-BC：设计了广播信道，使所有在有效半径内的节点可以同时完成数据交换。为了防止产生重复的REQ请求，节点在听到ADV消息以后，设定一个随机定时器来控制REQ请求的发送，其他节点听到该请求，主动放弃请求权利。•SPIN-RL：它是对SPIN-BC的完善，主要考虑如何恢复无线链路引入的分组差错与丢失。记录ADV消息的相关状态，如果在确定时间间隔内接收不到请求数据，则发送重传请求，重传请求的次数有一定的限制。图3.2表明了SPIN协议的路由建立与数据传送。SPIN协议的

5、路由建立与数据传送基于数据描述的协商机制和能量自适应机制的SP创协议能够很好地解决传统的Flooding协议所带来的信息爆炸、信息重复和资源浪费等问题。此外，由于协议中每个节点只需知道其单跳邻居节点的信息，拓扑改变呈现本地化特征。SP州协议的缺点是数据广告机制不能保证数据的可靠传递，如果对数据感兴趣的节点远离源节点或者在源节点和目的节点中间的节点对数据不感兴趣，那么数据就不可能被传递到目的地。因此，对于入侵发现等需要在定期间隔内可靠传递数据的应用系统来说，SP州并不是一个很好的选择。(1)SAR(sequentialassignmentrouting)在选择路径时，有序分配路由(SAR

6、)策略充分考虑了功耗、QoS和分组优先权等特殊要求，采用局部路径恢复和多路经备份策略，避免节点或链路失败时进行路由重计算需要的过量计算开销。为了在每个节点与sink节点间生成多条路经，需要维护多个树结构，每个树以落在sink节点有效传输半径内的节点为根向外生长，枝干的选择需满足一定QOS要求并要有一定的能量储备。这一处理使大多数传感器节点可能同时属于多个树，可任选其一将采集数据回传到sink节点。(4)LEACH(lowenergyadaptiveclusteringhierarchy)LEACH是MIT的Chandrakasan等人为无线传感器网络设计的低功耗自适应聚类路由算法。与一

7、般的平面多跳路由协议和静态聚类算法相比,LEACH可以将网络生命周期延长15%,主要通过随机选择聚类首领,平均分担中继通信业务来实现。LEACH定义了“轮”(round)的概念,一轮由初始化和稳定工作两个阶段组成。为了避免额外的处理开销,稳定态一般持续相对较长的时间。如图3.4所示：初始化阶段稳定工作阶段时间LEACH协议的时序图在初始化阶段,聚类首领是通过下面的机制产生的。传感器节点生成0,1之间的随机数,如果大于阈值T,则选该节点为聚类首领