无线传感器路由协议改进与仿真研究

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无线传感器网络路由协议研究进展

无线传感器网络路由协议研究进展摘要在无线传感器网络体系结构中，网络层的路由技术至关重要。

在介绍无线传感器网络的特点后，对现有的无线传感器网络路由协议进行了分类，然后着重分析了一些有代表性的路由协议的路由机制，并指出了这些协议的优缺点和应用范围。

最后结合该领域当前研究现状，指出了路由协议未来的研究策略与发展趋势。

关键词无线传感器网路；路由协议；路由分类；路由机制中图分类号tn8 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）35-0173-030 引言随着微电子技术，无线通讯与传感技术的发展，无线传感器网络[1]（wireless sensor networks， wsns）引起了人们广泛的关注。

wsns是由部署在监测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通讯方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。

wsns不需要固定网络支持，在军事国防，生物医疗，环境监测及智能家居等领域具有广阔的应用前景[2]。

作为一种新型的无线自组网络，无线传感器网络与传统的移动自组织网络（mobile ad hoc networks，manet）有着明显的差异，主要体现在：1）wsns节点不移动或很少移动，而manet节点移动性强；2）wsns络旨在收集信息，而manet则倾向于分布式计算和端到端通信；3）wsns节点的能量、存储空间和计算能力有限；4）wsns节点通讯高能耗，数据计算低能耗，节点会因能量耗尽而失效；5）wsns节点数量更大，分布范围更广，节点没有统一编址，节点之间通过广播、多跳通信方式进行数据交换；6）wsns节点产生的数据具有较大的冗余度；这些差异使得manets路由协议不适合直接运用到wsns中，需要结合wsns的特点对其进行改进，提出新的路由协议。

本文对当前较为典型的路由协议进行了分类和总结，指出了路由协议将来发展的趋势，目的在于为路由协议的进一步研究作参考。

1 传感器网络路由协议分类研究近几年，人们提出多种基于不同应用目标的路由协议，并根据不同的应用对路由进行了分类研究与比较[3，4]。

无线传感器网络LEACH协议的研究及改进

文分析和研究了无线传感器网络低功耗自适应集群型分层路由协议（ｏｎｒｙＡａｔｅＣｕｔｎｉａｃｙＰｏｃ１ＬｗＥｅｇｄｐｖｌｓｒｇＨｅｒｈｒｏｏｉｅｉｒｔ
．
ＬＡＨ）并在此基础上针对其不足对其进行改进。仿真结果表明，ＥＣ，改进后的算法使网络节点寿命和网络寿命在群头节点百分比取不同值的情况下都有所提高，取值越高，网络寿命增加更明显。且其
【关键词】无线传感器网络、：传感器网络节点、低功耗自适应集群型分层协议
１引言．
基于微型机电系统（ｃｏｅｅｔｍｃａｉｌＳｓｍ．Ｍｉ－ｌｒｅｈｎｃｙｔｓｒｃｏａｅＭＥ）件的传感器技术。着低功耗数模电子器件。功耗射ＭＳ器随低
频设计和廉价微型无线传感器件的发展也开始大行其道无线
传感器网络（ｒｌｓＳｎｏｅｗｒ．Ｎｔ由一组传感器以ＷｉｅｅｓｒｔｏｋＷＳ）是ｅｓＮ＇￣ＡＯＤＨＣ的方式构成的无线网络．由散布在一广阔区域数以千【计的传感器节点组成。ＷＳＮ以数据、应用为中心。节点分布密度高、范围广，且大部分处于静止状态。而由于相邻节点或区域之间数据融合的存在，别是能量的限制．ＷＳ与传统网络及特使ＮＡＯＤＨＣ网络有很大的不同闭ＷＳ的路由算法要求具有能量节点的节点。Ｎ有效性，时性，实区域性，可扩展性，自适应性．错性等特点。容根据传感器节点参与通信的方式，由协议可以分为１直路３１：接通信型协议，泛式路由协议，坦型路由协议，次式路由洪平层协议。直接通信型协议中，传感器节点直接发送数据给ｓｋ节ｉｎ点，只适用于小型的网络．着节点数目的增加，随网络中的数据冲突也将变得非常严重。泛式路由协议是一种古老的协议，洪不需要维护网络的拓扑结构和路由计算．接收到消息的节点以广播形式转发数据包给所有的邻节点．但它没有考虑能源方面的限制．有” 源盲区” 具资的缺点。对于平坦型路由协议的网络中，所有节点都是平等对待的。一个节点需要发送数据的时候，当可能通过其他的节点作为中转节点进行转发．后到达ｓｋ节点．最ｉｎ但是也由此可见在ｓｋ节点附近的节点参与数据中转的概率要ｉｎ比远离它的节点参与的概率高．这样汇聚节点附近的节点经常由于频繁地参与数据中转，很快地耗光能量。层次式路由协而而议的基本思想是将传感器节点分成不同的集群．集群内部通信由群头节点来完成．群头节点进行数据聚集和融合减少传输信息量．后群头节点把处理后的数据传送给ｓｋ节点。最ｉｎ这种方式能满足传感器网络的可扩展性．有效地维持传感器节点的能量消耗．而延长网络生命周期。从 ’ ２无线传感器网络ＬＡＨ路由协议．ＥＣ基于传统路由协议．ＲＷ．Ｈｉｅｍｎ等人提出了低功耗自适ｅｚｌａｎ应集群型分层路由协议（ｏｎｒｙＬｗＥｅｇ

基于OPNET仿真平台的无线传感器网络优化技术研究

基于OPNET仿真平台的无线传感器网络优化技术研究近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）技术已经被广泛应用在农业、医疗、环保等诸多领域。

作为一种自组织、分布式的网络形态，无线传感器网络可以通过大量的节点收集、传输和处理环境信息，实现诸如监测、预警、控制等功能。

但与此同时，由于节点能量有限、无线信号传输容易受到干扰等问题，必须研究和优化相关技术，以提高整个网络的可靠性和效率。

为了预先评估并提升无线传感器网络系统的可靠性和性能，OPNET仿真平台已经被广泛用于无线传感器网络优化技术的研究。

OPNET仿真平台是一种基于网络仿真的工具，可以对无线传感器网络中的数据传输、路由协议、节点功耗等因素进行模拟，进而评估和优化网络性能。

在此基础上，本文将通过对基于OPNET的无线传感器网络优化技术研究展开探讨。

一、无线传感器网络中能耗优化技术无线传感器网络中节点能量是关键因素之一，节点能耗的降低是实现WNS低功耗的重要环节之一。

为此，研究者结合OPNET仿真平台，提出了一些能耗优化技术。

例如，基于链式网络拓扑的IDP算法，通过优化链式拓扑和节点配置方案等方式，实现对数据汇聚节点业务的管控和分配，从而减少节点的无效功耗，降低传输延时和控制开销。

此外，为降低路由协议及应用层协议的能耗，OPNET仿真平台结合网络适配层技术，并进行能耗的分析与计算，实现对路由协议及应用层协议的优化。

这种能耗优化技术特别适用于高负载的无线传感器网络环境下，能有效地降低节点能耗。

二、无线传感器网络中数据传输的QoS优化技术为了实现无线传感器网络中的QoS保证，研究者通过OPNET仿真平台，提出了一些数据传输的QoS优化技术。

例如，针对WSN中数据包的可靠性和传输速度等问题，研究者通过设计基于混合网络拓扑的数据传输协议，提高数据传输速度和可靠性。

同时，在对WSN中数据传输的QoS优化工作中，服务质量的识别和提高也成为一项重要的工作。

一种无线传感器网络路由协议的研究与改进

ＡｂｓｒｔＷｉｅｅｓｓｎｓｒｎｅｗｏｋｓｃｎｉｔｎｆａｌｒｅｎｕｔａｃ：ｒｌｓｅｏｔｒｏｓｓｉｇｏａｇｍｂｅｆｓｌｓｎｏｓｗｉｏｐｗｅｒｎｃｉｅａｒｏｍａｌｅｓｒｔｌｗ— ｏｒｔａｓｅｖｒｃｎｈｂｎｅｆｃｉｅｔｏｏｐｐｒｅｖｎｃｌｅｔｎｄｃｍｐｕｉｇｄａａｉａｅｙｏｎｉｏｅａｆｅｔｖｏ］ｆｒａｅｃｉｉｇ，ｏｌｃｉｇａｏｎｔｎｔｎａｖｒｔｆｅｖｒｎｍｅｔＴｈｅｃｌｃｅｔｉｎ．ｏｌｅｔｄｄａａｍｕｔｂｒｎｍｉｔｄｔｔｂｓｓａｉｎｏｕｔｒｐｏｅｓｎｇｓｅｔａｓｔｅｏｈｅａｅｔｔｏｆｒｆｒｈｅｒｃｓｉ．Ｓｉｅｔｒｃｎｉｔｆｓｎｓｒｔｉｔｄｎｃａｎｅｗｏｋｏｓｓｓｏｅｏｓｗｉｈｌｍｉｅｂａｔｒｎｒｙ，ｈｅｒｕｔｎｒｔｃｌｍｕｔｂｎｅｇｆｃｅｔｉｒｅｏｐｏｏｈｅｌｆｔｍｅｏｅｗｏｋ．ｔｅｙｅｅｇｔｏｉｇｐｏｏｏｓｅｅｒｅｉｎｎｏｄｒｔｒｌｎｇｔｉｅｉｆｎｔｒＬＥＡＣＨｓｙｉｉｒｓａｃｅｎｍｐｒｖｄ．ｅｅｒｈｄａｄｉｏｅＴｈｅｉｐｏｅｎｆＬＥＡＣＨｓｂａｅｎｃｍｍｕｃｔｏｔｅｌｓｅｅｄｄｂｓｍｒｖｍｅｔｏｉｓｄｏｏｎｉａｉｎｂｅｗｅｎｃｕｔｒｈａｓａａｅｎｓａｉ．ＢｏｈｏｈａｇｒｔｔｔｏｎｔｆｔｅｌｏｈｍｓｒｅｌｔｄｎｉａｅｍｕａｅｉＭａｌｂ．Ｔｈｒｓｌｓｆｔｅｔａｅｅｕｔｏｈｅｍｕｌｔｏｓｏｅｈａｔｅｍｐｏｅａｉｎｐｒｖｔｔｈｉｒｖｄ

低功耗无线传感器网络节点协议与仿真实现研究

低功耗无线传感器网络节点协议与仿真实现研究随着物联网技术的快速发展，无线传感器网络得到了广泛的应用。

无线传感器网络节点的协议和功耗问题一直是研究人员的关注重点。

本文将介绍目前广泛使用的低功耗无线传感器网络节点协议并探讨其优缺点，同时介绍仿真实现的步骤和方法。

一、低功耗无线传感器网络节点协议1. SPIN协议Sensor Protocols for Information via Negotiation (SPIN) 是一种广泛使用的低功耗无线传感器网络协议。

SPIN协议使用了分布式算法和统计方法，能够实现最小化能量消耗并延长传感器网络的寿命。

SPIN通过交换数据来探测邻居节点，并利用这些数据来构建路由表。

SPIN还支持灵活的数据传输机制，使其适用于多种不同的传感器网络应用。

SPIN协议的优点在于其具有较高的网络效率和低能耗，但也存在一些缺点。

SPIN需要在每个节点上设置复杂的分布式算法，这增加了系统复杂度。

此外，SPIN的路由协议也容易受到失效路由和拥塞问题的影响。

2. LEACH协议Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) 协议是一种适用于无线传感器网络的经典协议。

LEACH通过将传感器节点分组，使得一些节点只在必要时才进行数据传输，从而达到节能的目的。

该协议以随机方式选择一些集群头，并将数据汇聚到这些头节点上。

不同的节点随时间变化而不断被选为集群头，这有助于平衡网络负载和消耗能量。

LEACH协议的优点是其灵活性和高兼容性，适用于各种不同类型的传感器网络应用。

但是，LEACH协议的局限在于其需要在每个传感器节点上进行计算，并且使用随机方式选择头节点，这意味着节点可能无法选择最优的负载平衡。

此外，LEACH在高负载网络中的性能也容易受到拥塞问题的影响。

二、无线传感器网络节点仿真实现无线传感器网络是一种复杂而动态的系统，研究人员通常使用仿真工具来研究传感器网络节点协议和性能。

无线传感器网络分簇路由协议的改进研究

ＥＡ（＝ｘ）ｋ
其中Ｅ是信号放大器的放大倍数，是发射ＥＥ
电路所消耗的能量．发送节点和接收节点之间的距ｄ是
离。
簇首进行通信。在稳定阶段．节点持续采集监测数据传
给簇首。簇首在将数据转发给Ｓｋ点前．先对从各ｉ节ｎ节点接收来的数据进行必要的数据融合处理．减小通信业务量为了避免额外的处理开销．定阶段一般比稳
摘
要：针对无线传感器网络（Ｓ中分簇路由协议ＬＡＨ算法中簇首分配不均以及簇首与ＳｎＷＮ）ＥＣｉｋ
节点直接通信问题进行研究．出一种基于ＬＡ提ＥＣＨ成簇思想的分簇路由协议。该算法基于节点剩余能耗和已担任簇首时间选举簇头。簇头间采用贪婪算法形成一条链，该链中在
ｃ｛＿ｄｎｐ ‘× ＝。
善
ｃ
为：传感器节点接收ｋｂ数据所消耗的能量为：ｉｔ
（，ｘ “ × ＋ × ≤ （２）
式中：Ｐ是节点成为一个簇头的期望百分比：ｒ为
ห้องสมุดไป่ตู้
当前的轮数；为在最后的１轮中还没有成为簇头的Ｇ／ｐ
在空间上的均匀分布．在某些情况下，法所选择的簇算首节点可能集中在某一个小范围之内．使得一部分成员节点无法加入任何簇或者与簇首节点进行数据传输

一种无线传感器网络路由协议的研究与仿真

文章编号：６２６８（０１０ — ０５０１７ — ９７２１）１０９ — ５
一
种无线传感器网络路由协议的研究与仿真
于飞。郭静。继珍胡
（岛科技大学自动化与电子工程学院，青山东青岛２６４６０２）
摘要：无线传感器网络能够实时的监测、知和采集各种环境或监测对象的信息，关感其
键技术之一就是路由算法及实现。本研究提出一种改进的定向扩散路由算法，通过分析兴趣扩散的深度、邻居节点的梯度及接收信息的效率，选取最优的节点用以建立数据传输路径。并在网络仿真工具ＯＭＮＥＴ＋＋环境下实现了对该协议的仿真，真表明该协议仿
ｐｒｐｅｏｉｏｔｃｌｓｉｐｅｎｅｔｏｏｓｄｒｕｔｎｇｐｒｏｏｉｍｌｍｅｔｄｗｉｈＯＭＮＥＴ＋＋ｓｆｗａｅｎｄｔｅｒｓｌｓｏｔｒａｈｅｕｔｉｄｉａｅｔｐｏｏｏｈｖｇｏｄｎｃｔｈｅｒｔｃｌａｅｏｐｅｆｒａｃｔｄｅｒａｅｔｍｅｏｓａｉｈｉｇｈｅｒｏｍｎｅｗｉｈｃｅｓｄｉｆｒｅｔｂｌｓｎｔ
ｔｎｎｒｃｓｉｇｒａ—ｉｎｏｍａｉｎｏｎｔｒｄｏｊｃｓａｄｏｅｏｈｅｅｈｉｇａｄｐｏｅｓｎｅｌｍｅｉｆｒｔｆｍｏｉｅｂｔ，ｎｎｆｔｅｋｙｔｃ — ｔｏｏｅ

无线传感器网络路由协议开发及改进

中图法分类号
Ｔ３１４Ｐ９．；
文献标识码
Ａ
无线传感器网络（称传感器网络）军事和简在
民用领域潜在的广泛应用前景，战场监视、境如环和交通监测、难救助等，引了众多研究者对其灾吸
答机制和随机转发选择机制，以解决两个相邻节点之间的数据循环发送问题。最后，文基于实际传本
ＢＹＪＣＥＬ１３．ｏ＠６ｃｒｎ
文后，ｅ随机选择一个邻居进行转发，ｅ又选中了若
维普资讯
５５１６
科
学
技
术
与
工
程
７卷
ｂ则会出现数据循环；，另外一种可能是，当ｅ若的邻
居列表为空，ｅ到ｂ的报文，ｂ的节点号加入当收将到邻居节点表中，么ｅ结点随机选择的下一个转那
１Ｆｏｄｎ及Ｇｓｐｇ在的问题ｌｉｇｏｏｓｉ存ｉｎ
Ｆｏｄｎ协议和Ｇｓｐｎ议两个最为经典和ｌｉｇｏｏｓｉｉｇ协
本原理，真实ＭＩＡｌ节点组建的传感器网络在ＣＺ８中，实现并改进了两种协议存在的一些实际问题。
线传感器网络，ＭＣＺ节点实现并改进了Ｆｏｄｎ和Ｇｓｉｉｇ协议，先设计了Ｆｏｄｎ在ＩＡｌｉｇｏｏｓｎｐ首ｌｉｏｇ协议的报文格式和路由表，开并

新一代低功耗无线传感器网络路由协议设计与优化

新一代低功耗无线传感器网络路由协议设计与优化近年来，随着物联网技术的快速发展，低功耗无线传感器网络成为了一种新型的信息感知、数据采集、远程监控和控制等应用模式。

而这种无线传感器网络需要一个高效的路由协议，才能实现数据的快速、准确、稳定地传输。

因此，新一代低功耗无线传感器网络路由协议的设计和优化成为了当今研究的热点之一。

一、传感器网络的基本特点与要求低功耗无线传感器网络是由大量的小型节点组成的网络系统。

这些节点具有自主能源供应、自主感知和数据处理的能力，并通过无线通信技术实现相互之间的信息传输和共享。

因此，低功耗无线传感器网络具有天然的分布式、可扩展性和自组织特点。

但是，受到功耗、通信、计算和存储等方面的限制，传感器网络也存在一些技术难点和技术要求。

首先，传感器网络的节点需要具有低功耗、小型化、易于部署和安装等特点。

这要求路由协议要具有高效的能量管理和低功耗的通信机制，以延长网络的生命周期和提高系统的可靠性。

其次，传感器网络需要具备快速、准确、稳定地传输和处理数据的能力，以满足实时监控、数据采集和信息共享等应用需求。

这要求路由协议要具有良好的传输延迟、吞吐量和可靠性等性能指标，以保证数据传输的质量和效率。

最后，传感器网络还需要具备自组织和自适应的能力，以适应不同环境和应用场景的需求。

这要求路由协议要具有动态配置、自愈和优化等特性，以提高网络的稳定性和鲁棒性。

二、传感器网络路由协议的分类与特点传感器网络路由协议是指控制节点之间数据传输和路由的方式和规则。

根据路由协议的不同特点和功能，可以将其分为以下几类。

1.扁平式路由协议扁平式路由协议是一种简单、直接和易于实现的路由协议。

它将节点视为等级平等的节点，无需构建路由层次和拓扑结构，只需要在节点之间建立直接的连接，完成数据传输和处理。

这种路由协议具有低复杂性、低延迟和低劣化等优点，尤其适用于小规模、低密度和需求简单的传感器网络。

2.分层式路由协议分层式路由协议是一种基于层次拓扑结构的路由协议。

大规模无线传感器网络分簇路由协议改进方案

议和分簇路由协议翻在平面路由协议中，。各节点地位平等，通过局部操作和反馈信息来生成路由。平面路由缺乏对通信资源的优化管理，对网络动态变化的反应速度较慢［６１。在分簇路由协议中，通常对网络中的节点进行层次划分，若干地理位置相邻节点构成一个簇，每个簇内选举一个簇首。在
研究与开发
大规模无线传感器网络分簇路由协议改进方案
章坚武，季莹莹。成磊虞（州电子科技大学通信学院杭州３０１）杭１０８
本文对大规模无线传感器网络的路由协议进行了研究，出一种全新的高能效分簇路由协议。提根据节点数目以及分布区域大小，过数学公式推导得出最优的簇首节点数目。对簇首进行改进，通均衡网络的负载，少节点的过早死亡，减延长整个网络的寿命。离基站较远的簇首利用多跳来传
进行簇首选举和网络重组过程，避免簇首节点能耗过多，影
３１网络模型．
Ⅳ个节点随机散布在边长为的正方形区域内，分布密度服从参数为Ａ的初始能量。的泊松分布。每个节点具有相同
响网络寿命。相比一般的平面协议或静态分簇协议，ＬＡＨ可以减少网络能量损耗．ＥＣ将网络生命周期延长１％５左右。ＥＣＬＡＨ协议提出较早，设计较为详细，是其他许多协
少了路由表尺寸，降低了交换路由信息所需的通信开销和维护路由表所需的内存开销，这与有线网络中层次路由的目标是一致的，使网络也易于管理：三是基于某些设计良好的簇生成策略可以产生较为稳定的子网络，减少拓扑结构

无线传感器网络路由协议研究分析

无线传感器网络（ＮБайду номын сангаас ｒｌｓＳｎｏＮｔｏｋ是由部署ＷＳＷｉｅｅｓｒｅｒ）ｅｓｗ
（）多跳路由。节点通信能力有限，５节点只能与它的邻节点直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点通信，则需要通过中间节点进行路由。ＷＳＮ中的多跳路由通过普通节点实现，每个节点既是信息的发起者，也是信息的转发者。
刘兆伟杨波张远王玉龙
ＷＡＮＧｕ —ｌｎＹｏｇ
．
ＬＵＺｈｏ—ｗｉＹＮＧＢｏＺＡＮＧＹａＩａｅＡＨｕｎ
ＡｂｔａｔＴａｉｏａｏｔｇａｇｒｔｍｓｃｎｏａｉｆｈｐｃｆｅｔｒｓｏｉｌｓｅｓｒｎｔｒｓｓｒｃｒｄｔｎｌｒｕｉｌｏｉｉｎｈａｎｔｓｔｙｔｅｓｅｉｃｆａｕｅｆｗｒｅｓｓｎｏｅｗｏｋｓｉｅ
１无线传感器网络的特点
目前常见的无线网络包括移动通信网、线局域网、ｄｈｃ无ａｏ网络等，与这些网络相比，Ｎ具有以下特点 … ：ＷＳ
（）硬件资源有限。节点受价格、１体积和功耗的限制，计其
２无线传感器网络典型路由协议
成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗变得很低，大绝
点还具备移动能力，这些都会使网络的拓扑结构经常发生变化。（）节点数量多，７分布密集。为了对一个区域执行监测任务，向该区域投放大量的传感器节点，过节点的高度连接性会通

无线传感器网络路由协议GEAR的研究与改进

（）点Ｎ为每一个邻居节点分配一个概率值，（，一３节ＰＮ）
ＧＡＲ算法以数据为中心，点无需建立全局标识，转发分组时Ｅ节在采用了局部最优的算法，综合考虑邻居节点地理位置与剩余能量，选择开销最小的节点作为下一跳，具有很好的数据传输保证、网络可扩展性和鲁棒性。但仍然存在以下不足：（）１节点间信号干扰和能耗问题。中间节点转发查询消息时，采用
省宝贵的电能。
的情况，而节省了能耗。本文借鉴该思想，从对面临路由空洞的节点重新设定代价。针对上述ＧＡ协议流量负载不平衡问题，ＥＲ我们提出了一种基于多路径的ＧＡＲ协议 —— Ｂ — ＥＲ（ＢｓｄｏｌｐｅＤｔＥＲ）ＥＭＰＧＡ（ａｅｎｍｕｔｌａＧＡｉｈ协议。３改进的Ｂ — ＡＲ协议．ＭＰＧＥＢ — ＥＲ协议同样包括查询消息转发到目标区域的路由建立ＭＰＧＡ和在目标区域内传播两个阶段。第一阶段：查询消息转发到目标区域的路由建立。（）ｉｋ点广播ｉｔｅｔ１ｓ节ｎｎｅｓ兴趣）接收到ｉｔｒｓ的节点Ｎ需要将查ｒ（，ｎｅｅｔ询消息包Ｐ转发到目标区域Ｒ，中心区域是Ｄ。Ｎ依据下列公式３１Ｒ的 — 着手计算节点Ｎ到邻居节点Ｎ（，ＧＶ，（） ∈ （）ＧＶ是其邻居节点中比该节Ｎ点到目标区域距离近的所有节点组成的集合）的估计代价。
在无线传感器网络中，网络层路由协议是影响传感器网络能量消耗的关键因素。常见的无线传感器网络协议有：ＥＣＬＡＨ协议体系、Ｆｏｄｎ（ｌｏｉｇ洪泛）议、ＰＮ协议、ｒｃｅｆｓｎ由协议、Ｅ协ＳＩＤｉｔｄＤｉｕｉ路ｅｆｏＧＡＲ路南协议等，每种路由协议都有各自的特点，难确定哪种协议最为优越。很但在众多的路南协议中，许多研究学者认为地理位置路由是解决能量和处理资源严重受限的ＷＳＮ网络的最有效方案之一。与一般的平面路由协议和层次路由协议相比，地理位置路由协议有一个显著的特点：节点能够通过使用ＧＳＧｏａＰｓｉｎｎｙｔｍ）Ｐ（ｌｂｌｏｉｏｉｇＳｓ或者其他类似定位方ｔｅ法来获得自身位置信息，并且可以通过周期性地广播Ｈｌ包，自己ｅｏ将ｌ的当前状态、准确的地理位置告知其通信半径内的邻居节点。在该类路由协议中，由建立仅通过一跳通信范围节点信息就可以完成，路节点间的信息传输也只需知道目的节点的位置信息和下一跳节点的地理位置就可以实现，而不需要其他的拓扑信息。这种以节点位置信息构建网络拓扑图的路由是一种优化的路由，可以提高系统性能和安全性，节

基于NS-3仿真平台的无线传感器网络路由算法性能分析

基于NS-3仿真平台的无线传感器网络路由算法性能分析无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由大量低成本的无线传感器节点组成的自组织、分布式的网络系统。

这些节点能够以无线电的形式进行通信，并通过协作来完成各种任务，如环境监测、目标跟踪、军事侦察等。

无线传感器网络具有自组织性、自适应性和自愈性等特点，因此广泛应用于农业、环保、交通、安防等领域。

而无线传感器网络中的路由算法对网络性能有着重要的影响，因此研究和优化路由算法是提升无线传感器网络性能的关键。

NS-3（Network Simulator 3）是一个广泛应用于无线网络研究的开源仿真平台。

它提供了一系列用于模拟和分析网络协议性能的工具和库。

NS-3可以模拟不同类型的网络，包括无线传感器网络。

在NS-3中，我们可以使用不同的路由算法来模拟无线传感器网络，并对其性能进行分析。

在无线传感器网络中，节点通常使用最小功率以节约能量，并且通过多跳传输来达到目标节点。

因此，路由算法需要选择合适的路径和节点，以最小化能量消耗和延迟，并提高网络吞吐量。

以下是几种常见的无线传感器网络路由算法：1. 集中式路由算法：集中式路由算法由中心节点负责网络拓扑发现、路径选择和能量管理。

这种算法的优点是能够快速适应网络拓扑的变化，并通过全局知识选择最佳路径。

然而，由于需要全局信息，集中式路由算法通常会带来更高的通信和计算开销。

2. 分布式路由算法：分布式路由算法通过利用节点之间的局部信息来进行路径选择和能量管理。

这种算法的优点是分布式决策，不需要全局信息，并且具有较低的通信和计算开销。

但是，分布式路由算法需要更长的时间来适应网络拓扑的变化，并且可能会导致不完全优化的路径选择。

3. 距离向量路由算法：距离向量路由算法通过节点之间的距离向量更新来选择最短路径。

每个节点维护一个距离向量表，并根据相邻节点的更新来更新自己的距离向量。

然而，距离向量路由算法容易发生路由环路和计数到无穷的问题，需要引入一些机制来解决这些问题。

无线传感器网络中的安全路由协议研究

无线传感器网络中的安全路由协议研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是由大量分散的、自组织的、低功耗的传感器节点组成的网络系统。

它具有无线通信、环境监测和数据采集等功能，广泛应用于农业、环境监测、智能交通等领域。

然而，由于其分布式、易受攻击的特点，WSN面临着各种安全风险，尤其是在数据传输过程中容易受到攻击。

因此，研究无线传感器网络中的安全路由协议具有重要意义。

一、安全路由协议的背景和意义无线传感器网络的安全问题是当前研究的热点之一。

由于传感器节点处于敌对环境中，容易受到各种攻击，如假冒攻击、重放攻击、拒绝服务攻击等。

而安全路由协议作为传感器网络中的一项重要防护措施，能够在节点之间建立可信任的数据传输路径，有效解决数据安全问题。

因此，通过研究无线传感器网络中的安全路由协议，可以提高网络的安全性和可靠性。

二、无线传感器网络中的安全路由协议分类在无线传感器网络中，安全路由协议按照不同的安全机制可以分为两大类：基于密钥的安全路由协议和基于加密的安全路由协议。

1. 基于密钥的安全路由协议基于密钥的安全路由协议通过预先分配密钥，实现节点之间的安全通信。

这种类型的协议通常基于对称密钥加密算法，如DES、AES等。

节点通过使用相同的密钥来加密和解密传输的数据，从而保证数据的机密性和完整性。

常用的基于密钥的安全路由协议有LEACH、TEEN等。

2. 基于加密的安全路由协议基于加密的安全路由协议利用公钥密码学中的加密算法进行节点间的安全通信。

这种类型的协议通常采用非对称密钥加密算法，如RSA、DSA等。

节点通过交换公钥和私钥来实现加密和解密操作，确保数据的机密性和完整性。

常用的基于加密的安全路由协议有SPINS、TINYSEC等。

三、无线传感器网络中的安全路由协议研究进展目前，无线传感器网络中的安全路由协议研究已经取得了一系列重要进展。

1. 安全路由协议的安全性分析研究人员对现有的安全路由协议进行了安全性分析，发现存在一些安全漏洞和弱点。

无线传感器网络路由协议的研究毕业论文

Keywords：wireless sensor network,energy sensor routingprotocol,
energy multiplex paths routing theory
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。
1.1
近年来，微处理器和无线通信技术的不断进步产生了能够进行局部信息处理和无线通信的分布式设备，这种体积小、价格低廉且低能耗的节点被称作传感器节点。每个传感器节点仅能进行有限的信息处理，但是大量节点相互协作就可以详细观测一个给定的物理环境。大量这样的传感器节点通过无线通信技术自组织构成了无线传感器网络。无线媒介可以是红外设备或者无线电等。与传统的网络不同，无线传感器网络是依靠密集的散布以与相互协作来完成它们的任务。
1.低能耗。低能耗的要求基于两种原因:一是由于传感器节点的体积小，因此能量供给有限;二是由于传感器网络的工作环境往往难以更新电池或因更新代价大而不可操作。节点的能耗大小对无线传感器网络的生存时间具有重大影响，是其核心优化目标之一。
2.可扩展。由于传感器节点可能非常多，因而要求其应用的各项技术能有效用于大规模网络。
无线传感器网络是从传感器网络开始的，传感器网络经历了如图1-1所示的发展历程。第一代传感器网络出现在20世纪70年代。使用具备简单信息信号获取能力的传统传感器，采用点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络；第二代传感器网络，具备获取多种信息信号的综合能力，采用串，并接口(如Rs-232、RS-485)和传感控制器相联，构成有综合多种信息的传感器网络；第三代传感器网络出现在20世纪90年代后期和本世纪初，用具备智能获取多种信息信号的传感器，采用现场总线连接传感控制器，构成局域网络，成为智能化传感器网络；第四代传感器网络正在研究研发，现在成形并大量投入使用的产品还没有出现．用大量的具备多功能多信息信号获取能力的传感器，采用自组织无线接入网络，和传感器网络控制器连接，构成无线传感器网络。本文所介绍的无线传感器网络就是指第四代传感器网络。

基于LEACH协议的无线传感器网络路由算法的改进与仿真

ＡｂｔａｔＡｍｉｇａｔｅｐｏｌｏｍｉｄｅｅｇｆｅｓｒｉＷｉｌｓｅｓｒｔｏｋ（Ｓ，ｉｐｐｒｒｐｓｓｒｃ：ｉｎｔｈｒｂｅｆｉｔｎｒｙｏｎｏｓｎｒｅｎｏｗｒｓＮ）ｈｓａｅｐｏｏｅｍｌｅｓｅｓＳＮｅＷｔｓ
２１ｏ１年３舟
电子测试
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＴＥＳＴ
Ｍａ．ｒ２ｏ１１
第３期
Ｎｏ３．
基于ＬＡＣＥＨ协议的无线传感器网络路由算法
的改进与仿真
赵芳芳，高媛
（中北大学电子与计算机科学技术学院，山西太原，００５）３０１
摘要：针对无线传感器网络中传感器能量有限的问题，从路由算法的角度出发，提／ＬＡＨ议的低功耗改￣ＥＣ协进方案。本文采用划定区域的方式对ＬＡＨＥＣ协议中的簇头选举进行改进，而减少网络中节点分布不均匀的从
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无线传感器网络各类路由协议仿真

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(2)SPIN (sensor protocol for information via negotiation)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。

ADV—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。

无线传感器网络中的路由协议研究

无线传感器网络中的路由协议研究近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）正在被广泛应用于工业自动化、环境监测、智能交通等领域，成为新一代信息化技术的重要组成部分。

在WSN中，路由协议是数据传输的关键。

因此，无线传感器网络中的路由协议研究备受关注。

一、路由协议的定义和分类路由协议是指在一定的路由算法和路由协议信令的基础上，为数据在网络中寻找目的地址并传输的一种协议。

根据其设计的目的和方法不同，路由协议可分为集中式和分布式两种。

集中式路由协议将网络中的路由计算统一由中央节点完成，然后将路由表分发给其他节点。

分布式路由协议则是将路由计算过程分散到每个节点，并通过节点间的通信实现路由信息的交换。

在WSN中，采用分布式路由协议的情况比较普遍。

根据具体的路由算法不同，路由协议又可分为无层次、平面层次和分层三种。

无层次路由协议没有明显的层次结构，每个节点都可以进行路由计算和信息交换。

平面层次路由协议将网络分为若干平面，每个平面内的节点路由计算方式相同，不同平面间的节点需要交换路由信息。

分层路由协议则将网络划分为若干层次，每个节点只在本层次内进行路由计算，通过层间协作实现信息传输。

二、套路协议的性能指标路由协议的优劣可以通过一系列性能指标来评价。

主要包括：1. 能耗：WSN中的节点往往是由一小块电池供电，因此能耗是路由协议性能评价的重要指标之一。

2. 延迟：WSN中经常要求实时性很高，因此数据的运输时间成为了路由协议性能的重要方面。

3. 数据传输可靠性：WSN中节点的故障率较高，同时因为环境受到各种干扰，数据包丢失或重传的情况较为常见。

因此，保证数据传输可靠性是路由协议的重要目标。

4. 网络拓扑结构：路由协议的设计包括网络拓扑结构的策略，如何将路由表分发到各个节点，拓扑结构的影响因素有节点通信距离、信道带宽等。

三、常见的路由协议1.LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）：LEACH是WSN中应用性最广泛的集群协议，它采用分层结构以及分簇的方式降低整个网络的能耗，并利用定期轮换簇的方法来防止单个节点过早的能量耗尽。

无线传感器网络分簇路由协议的改进与仿真

２相关协议介绍与分析下面针对这三种协议进行全面剖析。２．１ＬＥＡＣＨ协议与ＬＥＡＣＨ — Ｃ协议分析ＬＥＡＣＨ（ＬｏｗＥｎｅｒｇｙＡｄａｐｔｉｖｅＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇＨｉｅｒａｒｃｈｙ，ＬＥＡＣＨ）
关键词：无线传感器网络；路由协议；簇；网络生存时间
１概述形成层次结构。在每一次簇变化时，簇首除了广播一般属性外，还广作为一种新的信息获取方式和处理模式的无线传感器网络成播硬门限（ＨａｒｄＴｈｒｅｓｈｏｌｄ，ＨＴ）和软门限（ＳｏｆｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ，ＳＴ）。这两了热门研究领域。无线传感器网络（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ，个门限值用来确定是否需要发送监测数据。当监测数据第一次超过ＷＳＮ）是由一组传感器以ａｄｈｏｃ的方式构成的无线网络，散布在一设置的硬门限时，节点向簇头上报数据，并将当前监测数据保存为个广阔区域数以千计的传感器节点组成。无线传感器网络的随机布监测值（ＳｅｎｓｅｄＶａｌｕｅ，ｓｖ）。软门限是外界条件变化的幅度。如果监设、自组织、环境适应等特点使其在军事、环境、医疗、家庭和其它商测数据与硬门限值相比较，变化幅度大于软门限界定的范围，则节用领域有广阔的应用前景。ＷＳＮ由于工作环境和自身构造所限，对点才向簇首发送最新采集的数据，并将当前监测数据保存为ＳＶ。该于节点的更换和充电也较难实现，要求ＷＳＮ路由协议必须以节约协议通过利用软、硬门限减少了数据传输量，在监测精度与系统能能源为主要目标，最大限度地延长网络生存时间。耗之间取得合理的平衡，因此节省大量能源。分簇算法就是一个重要的研究方面。在分簇路由协议中，网络３Ｉ－ＴＥＥＮ协议及其实现通常被划分为簇（ｃｌｕｓｔｅｒ）。分簇算法ＬＥＡＣＨ是ＷＳＮ中最早提出的该协议的实现有二个前提条件，一是每个节点初始能量均等；分簇路由协议。它的成簇思想贯穿于其后发展出的很多分簇路由协二是每个节点担任簇首期间消耗的能量均等。议中，如ＬＥＡＣＨ — Ｃｔ］￣ＴＥＥＮ等。按照应用模式的不同，将无线ａｄｈｏｃ改进后的Ｉ－ＴＥＥＮ工作过程如下：网络（包括传感器网络和移动ａｄｈｏｃ网络）分为两种类型，即主动簇准备阶段（ｓｅｔ — ｕｐｐｈａｓｅ）：首先进行簇首的选择。为了避免低型（ｐｒｏａｃｔｉｖｅ）和响应型（ｒｅａｃｔｉｖｅ）。主动型无线传感器网络协议如能量级的节点被选为簇首，进一步均衡整个网络的能量负载分布，ＬＥＡＣＨ，是持续监测周围的物质现象，并以恒定速率发送监测数据；针对ＬＥＡＣＨ协议中阈值Ｔ（ｎ）计算公式的不足，本文利用节点能量而响应型无线传感器网络协议如ＴＥＥＮ，是只有被观测变量发生突参数来改进ＴＥＥＮ协议簇首的选择。每个节点都提供对其自身的能源管理功能，以便跟踪能源的消变时，才传送数据。本文在深入研究ＬＥＡＣＨ、ＬＥＡＣＨ— Ｃ路由协议的基础上，对耗状况。在每一回合的簇重构过程中，节点首先查看其剩余能量级，ＬＥＡＣＨ协议在选取簇首上提出了能量自适应的簇首选择机制。结如果能量充足，则调整阈值Ｔ（ｎ），提高其成为簇首的概率。如果能果表明，在针对监视一些突发事件和热点地区的情况下，改进的量较低，则降低阈值Ｔ（ｎ），避免参与簇首选择的行为。调整后的阈Ｉ－ＬＥＡＣＨ协议减少网络通信量，延长了网络生存期，均衡了节点的值Ｔ（ｎ）如式（１）所示，利用改进的阈值，每个节点可以决定是否在能耗。第ｒ＋１回合成为簇首。