無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的比較研究

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1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的比較研究施海洋!李雷"南京郵電大學(xué)$南京"!###/&摘要"本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)原則$緊接著對(duì)目前比較流行的幾種代表性的路由協(xié)議進(jìn)行了多方面的比較%最后提出了路由協(xié)議中需要進(jìn)一步解決的問題%關(guān)鍵詞"無線傳感器網(wǎng)絡(luò)’網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)’路由協(xié)議’協(xié)議分類中圖分類號(hào)"$%#&#文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼"’文章編號(hào)"!((&)#(**+"((,-(*)!(&**)(#./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@!引言且大量的研究顯示&網(wǎng)絡(luò)層上的路由協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路層上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)!!"#"是傳感器技術(shù)#通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技@A0協(xié)議對(duì)無線通信模塊的能量消耗起著至關(guān)重要的影響%術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物$由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與客#無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議觀上的物理世界融合在了一起$改變了人類與自然界的交互方B,+路由協(xié)議設(shè)計(jì)的原則式$因而它具有了廣泛的應(yīng)用前景$%&%美國商業(yè)周刊和’()技術(shù)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的目的一樣$路由協(xié)議主要是解決如評(píng)論在預(yù)測(cè)未來技術(shù)發(fā)展的報(bào)告

4、中$分別將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為何將信息從信息源傳輸?shù)侥康牡?對(duì)于!"#來說$也就是在傳感*+世紀(jì)最有影響的技術(shù)和改變世界的技術(shù)之一%器節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間建立路由$為用戶可靠地傳遞數(shù)據(jù)$即確無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身具有很多不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)$如能定最佳路徑和通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信息%由于傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議有著量嚴(yán)重受限#拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化等%因此$!"#的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)能量優(yōu)先$基于局部拓?fù)湫畔?以數(shù)據(jù)為中心$應(yīng)用相關(guān)等特點(diǎn)$同現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)有較大的不同之處$因而面臨著各傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議并不一定適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)%大量的研究種新的挑戰(zhàn)%在協(xié)議棧

5、的眾多協(xié)議中$網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議的算法顯示C網(wǎng)絡(luò)層上的路由協(xié)議和數(shù)據(jù)鏈路層上的@A0協(xié)議對(duì)無線研究作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已成為目前研究的熱點(diǎn)%通信模塊的能量消耗起著至關(guān)重要的影響$因此設(shè)計(jì)一個(gè)良好的"無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)路由協(xié)議對(duì)!"#的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用%!"#路由協(xié)議的*,+無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮以下幾條因素&4+<能量高效性%能量的有效利用仍一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)如圖+所示%它是由大量的是最重要的原則$傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議不僅要選擇能量消耗小的功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點(diǎn)!例如圖+中-./.0.1.2.3"#匯路徑$

6、而且要從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的角度來考慮$選擇使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量均聚節(jié)點(diǎn)4567879:;<#(7=;>7;=或通信衛(wèi)星#任務(wù)管理結(jié)點(diǎn)組成%其衡消耗的路由’4*<可擴(kuò)展性%網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓舐酚蓹C(jī)制具有中傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常由?個(gè)模塊組成&傳感器模塊#處理器?？蓴U(kuò)展性$能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化’4B<魯棒性%能量的用盡或者塊#無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊%環(huán)境的惡劣性等因素要求路由具有一定的容錯(cuò)性’4?<快速收斂性%網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?能量和通信帶寬等資源受限要求路由機(jī)制有快速收斂性%B,*路由協(xié)議的分類由于!"#路由協(xié)議分類標(biāo)準(zhǔn)有很多$因此路由協(xié)議的分類方法也就

7、多種多樣%本文從具體的應(yīng)用角度出發(fā)$根據(jù)不同應(yīng)用對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)各種特性的敏感程度不同$將路由協(xié)議分為四種類圖!無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型結(jié)構(gòu)型并對(duì)每種類型的典型路由協(xié)議進(jìn)行分析%大致工作過程是&隨機(jī)分布在被監(jiān)測(cè)區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)$以B,*,+洪泛式路由自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)%各節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)$并將數(shù)據(jù)通過多跳中繼洪泛式路由(*)是一種傳統(tǒng)的路由算法$一般用于與其它算的方式路由至匯聚結(jié)點(diǎn)$在這個(gè)過程中數(shù)據(jù)可能會(huì)被多個(gè)結(jié)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行性能上的比較%它不要求維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)$也無需進(jìn)行行一些處理$例如數(shù)據(jù)融合$最后通過互聯(lián)網(wǎng)4(7=;>7;=<或者衛(wèi)星達(dá)路由計(jì)算%接

8、收到消息的節(jié)點(diǎn)以廣播形式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組$直到目到用任務(wù)管理結(jié)點(diǎn)%標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)分組為止$或者達(dá)到為該數(shù)據(jù)分組所設(shè)定的最*,*無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧大跳數(shù)$或者所有節(jié)點(diǎn)都擁有此數(shù)據(jù)副本為止%典型