無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

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1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議作者：重慶大學王偉鋒李平重慶郵電大學李昭??時間：2006-08-21??來源:電子產(chǎn)品世界??瀏覽評論??推薦給好友??我有問題??個性化定制關(guān)鍵詞：?0608_A?通訊?網(wǎng)絡(luò)?無線?雜志_設(shè)計天地　　摘要：本文在簡要地介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究了當前主要的幾種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議模型，并進行了比較分析?！　￡P(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò);路由協(xié)議　　引言　　隨著傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通訊技術(shù)的發(fā)展，以大量的具有微處理能力的微型傳感器節(jié)點組成的無

2、線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)逐漸成為學術(shù)界的研究熱點問題。美國商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評論在預測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀最有影響的技術(shù)和改變世界的技術(shù)之一。與傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡(luò)AdHoc網(wǎng)絡(luò)相比，WSN的自組織性、動態(tài)性、可靠性和以數(shù)據(jù)為中心等特點，使其可以應(yīng)用到人員無法到達的地方，比如戰(zhàn)場，沙漠等。因此，可以斷定未來的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將有更為廣泛的前景。　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)[1]如圖1所示,傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。傳感器節(jié)點任意的

3、分布在某一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，節(jié)點以自組織的形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通過多跳中繼方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點，最后通過Internet或其他網(wǎng)絡(luò)通訊方式將監(jiān)測信息傳送到管理節(jié)點。同樣的，用戶可以通過管理節(jié)點進行命令的發(fā)布，告知傳感器節(jié)點收集監(jiān)測信息。　　　　圖1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖　　傳感器節(jié)點是一個具有信息收集和處理能力的微系統(tǒng)，集成了傳感器模塊、信息處理模塊、無線通訊模塊和能量供應(yīng)模塊。其結(jié)構(gòu)體系如圖2所示?！　　　D2傳感器節(jié)點體系結(jié)構(gòu)　　傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和轉(zhuǎn)換，信息處理模塊負責管理整個傳感器節(jié)

4、點、存儲和處理自身采集的數(shù)據(jù)或者其他節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)，無線通訊模塊負責與其他傳感器節(jié)點進行通訊，能量供應(yīng)模塊負責對整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的運行進行能量的供應(yīng)?！　鞲衅鞴?jié)點能量的供應(yīng)是采用電池，節(jié)點能量有限，考慮盡可能的延長整個傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期，在設(shè)計傳感器節(jié)點時，保證能量供應(yīng)的持續(xù)性是一個重要的設(shè)計原則。傳感器節(jié)點能量消耗的模塊主要是包括傳感器模塊、信息處理模塊和無線通訊模塊，而絕大部分的能量消耗是集中在無線通訊模塊上，約占整個傳感器節(jié)點能量消耗的80%。因此，目前提出的傳感器節(jié)點通訊路由協(xié)議主要是圍繞著減

5、少能量消耗延長網(wǎng)絡(luò)生命周期而進行設(shè)計的?！　≡跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，路由協(xié)議不僅關(guān)心單個節(jié)點的能量消耗，更關(guān)心整個網(wǎng)能量的均衡消耗，這樣才能延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存期。同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的，這在路由協(xié)議中表現(xiàn)的最為突出，每個節(jié)點沒有必要采用全網(wǎng)統(tǒng)一的編址，選擇路徑可以不用根據(jù)節(jié)點的編址，更多的是根據(jù)感興趣的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。目前提出了很多類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，就是基于上述的目的?！　o線通訊網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議　　相對于傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡(luò)而言，傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡(luò)研究的重點放在無線通訊的

6、服務(wù)質(zhì)量(QoS)上，而無線傳感器節(jié)點是隨機分布，電池供電，因此目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究重點是放在如何提高能量效率上，當前流行的幾個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議如下：　　泛洪協(xié)議　　泛洪(Flooding)協(xié)議[2]是一種傳統(tǒng)的無線通訊路由協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定，每個節(jié)點接受來自其他節(jié)點的信息，并以廣播的形式發(fā)送給其他鄰居節(jié)點。如此繼續(xù)下去，最后將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點。但這個協(xié)議容易引起信息的“內(nèi)爆”(Implosion)和“重疊”(Overlap),造成資源的浪費。因此在泛洪協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了閑聊(G

7、ossiping)協(xié)議。　　Gossiping協(xié)議　　Gossiping協(xié)議[6]是在泛洪協(xié)議的基礎(chǔ)上進行改進而提出的。它傳播信息的途徑是通過隨機的選擇一個鄰居節(jié)點，獲得信息的鄰居節(jié)點以同樣的方式隨機的選擇下一個節(jié)點進行信息的傳遞。這種方式避免了以廣播形式進行信息傳播的能量消耗，但其代價是延長了信息的傳遞時間。雖然Gossiping協(xié)議在一定程度上解決了信息的內(nèi)爆，但是仍然存在信息的重疊現(xiàn)象。　　SPIN協(xié)議　　SPIN(SensorProtocolforInformationviaNegotiation

8、)協(xié)議[7]是一種以數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)路由協(xié)議。SPIN協(xié)議的目的是：通過節(jié)點之間的協(xié)商，解決Flooding協(xié)議和Gossiping協(xié)議的內(nèi)爆和重疊現(xiàn)象。SPIN協(xié)議有3種類型的消息，即ADC、REQ和DATA?！　DC用于數(shù)據(jù)的廣播，當某一個節(jié)點有數(shù)據(jù)可以共享時，可以用其進行數(shù)據(jù)信息廣播。　　REQ用于請求發(fā)送數(shù)據(jù)，當某一個節(jié)點希望接受DATA數(shù)據(jù)包時，發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包。　　DATA為傳感器采集的數(shù)據(jù)包。　　在發(fā)送一個D