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[无线传感器网络路由协议的节能研究] 无线传感器网络路由协议

　　[摘要]介绍无线传感器网络特点及应用,将传感器网络路由协议分为平面路由协议和层次型路由协议,并对其中经典的路由协议进行节能方面的分析,指出路由协议未来的研究关键。 　　[关键词]无线传感器网络路由协议
　　中图分类号:TP3文件标识码:A文章编号:1671-75971120219-01
　　无线传感器网络是一个以采集数据为目标、高密度、自组织、低数据率的新型的无线通信网络,无线传感器网络融合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够进行相对简单的数据探测、简易数据处理和有限范围的无线通信,含有成本低廉、功耗低、尺寸小等特点。适合在无人看管或人类难以抵达、难以对网络进行维护的环境中使用,在医疗、军事、环境监测和商业应用等领域有着广泛的应用前景。
　　在传感器网络中,节点经过飞机布撤,人工部署等方法,大量布署在感知对象内部或周围。这些节点经过自组织方法组成无线网络,以协作的方法感知、采集和处理网络覆盖区中特定的信息,能够实现对任意地点信息在任意时间的采集,处理和分析。这种以自组织形式组成的网络,经过多跳中继方法将数据传回Sink节点,最终借助Sink链路将整个区域内的数据传送到远程控制中心进行集中处理。用户能够经过sink节点对传感器网络进行配置和管理,公布监测任务和搜集监测数据。
　　无线传感器网络路由协议:无线传感器网络的特点决定了其动态的拓扑结构、较大的业务流量和有限的无线资源的矛盾,和低功耗的设计要求。无线传感器网络路由协议从网络拓扑结构的角度可分为平面路由协议和层次型路由协议。
　　一、平面路由协议
　　平面路由协议中,节点间地位平等,优点是简单、易扩展,但缺乏对通信资源的优化管理,对网络动态改变的反应速度较慢。经典的协议有:
　　SPIN协议,是一组基于协商的而且含有能量自适应功效的路由协议。SPIN-1和SPIN-2是其中最关键的两个协议。SPIN协议是一个不需要了解网络拓扑结构,所以适合在节点能够移动的无线传感器网络中使用。SPIN协议引入元数据概念,降低了数据的传输量;经过使用协商机制和能量自适应机制,节约了能量,处理了信息“内爆”和数据“重合”问题。
　　Directed Diffusion协议这是一个基于查询的路由协议,该协议整个过程分为爱好扩散、梯度建立和路径加强三个阶段。梯度场的建立依据成本最小化和能量自适应标准。该协议采取了数据融合方法有效地降低了网络中的数据量,节约节点能量、提升带宽利用率。该协议关键用于含有大量查询而只有少许事件的应用场景,不适适用于网路拓扑结构频繁变动的、大规模的网络。
　　Rumor Routing算法是对Directed Diffusion的改善,网络每个节点全部维持一个事件列表,其表项包含事件的基础描述、播报该事件的源节点、最先传输该事件的上一跳节点;引人了一个含有长生命周期的报文Agent,用于源节点广播感知事件的描述信息并在网络中传输,该算法经过节点的事件列表信息维护一条和源节点的路径,避免了SPIN协议中的大量泛洪过程,显著节约能量。
　　二、层次路由协议
　　LEACH,是为无线传感器