学术报告—无线传感器网络路由协议研究进展与综述

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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]。

无线传感器网络安全路由协议研究综述

无线传感器网络安全路由协议研究综述文章首先对无线传感器网络路由协议易受到的攻击方式进行介绍，并介绍相应防御攻击的安全机制。

其次简述几种典型的无线传感器网络安全路由协议。

最后指出无线传感器网络安全路由现阶段存在的问题。

标签：无线传感器网络；安全路由协议；安全机制引言无线传感器网络是由大量随机分布的传感器节点组成通过自组织的方式形成的网络。

随着无线传感器网络应用的不断发展，安全问题成为无线传感器网络研究的一个重要方向。

目前对无线传感器网络安全方面的相关研究有很多，其中对安全路由协议的研究是重中之重。

路由协议是否受到攻击会对无线传感器网络有一定的影响，因此保证路由协议的安全性是提高网络安全性的前提。

为了防御路由协议受到的攻击情况，需要设计具有良好扩展性且适合无线传感器网络特点的安全路由协议。

1 无线传感器网络路由协议的攻击方式因为传感器节点具有能量、通信能力和存储能力有限等特点，并且传感器节点在进行数据传输时，每个节点都可能是路由节点，这样就给攻击者提供了一定的条件对网络发起攻击。

主要的攻击方式有以下几种：1.1 虚假路由信息攻击者通过伪造节点间的路由信息，导致节点不能得到正确的路由信息。

这样的攻击方式，可以造成网络中出现路由环路或者增加端到端的延迟等问题。

1.2 选择性转发攻击攻击者对节点进行攻击后，控制节点在收到数据包后，不按正常的情况进行数据包的转发，有选择的进行转发或者直接拒绝转发数据包。

1.3 黑洞攻击攻击者通过一定的手段，例如声称自己电源充足、性能可靠等，吸引其周围的节点将其当成是下一跳节点，这样就形成了一个以攻击者为中心的黑洞。

1.4 女巫攻击攻击者通过伪造多种身份的节点对网络发起的攻击称为女巫攻击。

攻击者伪造的节点就是女巫节点，实际上并不存在的节点。

这些女巫节点的存在，让网络中的正常节点以为存在距离基站更近的节点，可以将信息传递给这些节点来减少自己的能量消耗。

1.5 虫洞攻击攻击者利用通过控制两个节点，让两个节点合作对网络发起的攻击，其中一个节点距离基站比较远，另一个节点就在基站附近，距离基站比较远的节点通过声称自己和基站附近的节点可以建立高效链路，吸引周围的节点将数据包转发给自己，这样的攻击方式叫做虫洞攻击。

无线传感器网络安全路由协议技术研究综述

１引言
随着无线电、传感、嵌入分布式、无线通信等技术的发
由所用资源等几个方面．因此攻击者主要从这几个方面实施
入侵和破坏。例如主动攻击路由请求和建立过程中存在的漏
ｃｕｒｉｔｙｏｆＬＥＡＣＨｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｓｅｃｕｉｔｒｙｃｌｕｓｔｅｉｎｒｇｏｕｒｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｅｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｅｃｕｒｅｒｏｕｔｉｎｇｐｏｔｒｏｃｏｌ，ｓｅｃｕｒｅｍｕｈｉｃａｓｔｒｏｕｔｉｎｇ
洞，通过破坏正常无线路由广播信息的准确性和合理性，或者
展，无线传感器网络在工业、农业、军事、航空等多个领域
得到了广泛应用。部署的传感器节点自身具有无线通信、监
恶意修改、删除正常通信过程中的路由控制信息。另外，篡改
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＳｕｒｖｅｙｏｎＳｅｃｕｒｅＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒｒＮｅｔｗｏｒｋｓ
ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｓｅｃｕｒｅｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｒｏｕｔｉｎｇｐｏｔｒｏｃｏｌ，ｓｅｃｕｒｅｍｕｃｈｒｏｕｔｉｎｇｐｏｔｒｏｃｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｒｅｐｒｅｓｅｎ — ｔａｔｉｖｅｓｅｃｕｉｒｔｙｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ，ａｎｄｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｓｅｃｕｉｔｒｙｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｍａｎｄ

无线传感器网络路由协议研究

无线传感器网络路由协议研究1. 引言随着计算机网络的不断发展，无线传感器网络已渐渐成为了新的一代网络技术的代表。

而在这个网络中，路由协议的作用尤为重要。

本文将对无线传感器网络的路由协议进行研究，探讨其中的特点以及常见的协议。

2. 无线传感器网络简介无线传感器网络是一种通过一些孤立的节点进行信息传输的网络。

这些节点被称为传感器节点，每个节点都有自己的工作区域和一定的功能。

这些节点可以通过无线信号传输数据，由此形成一个网络。

在无线传感器网络中，节点的能量限制导致了许多挑战。

其中最大的挑战便是如何有效地管理能源，以延长网络的寿命。

同时，由于节点在通信过程中只能传输有限的信息，因此节点的容量也成为了制约网络性能的因素。

3. 无线传感器网络路由协议无线传感器网络中的路由协议是指通信节点之间进行通信传输的协议。

它主要通过节点之间的交流，将各类信息传输到目的地，并完成通信过程。

路由协议可以通过很多方式来实现。

最常见的方式有以下几种：3.1. 层次式路由协议层次式路由协议主要是对网络中的节点进行分组，每组节点可以完成相应的工作。

这种方式可以提高通信效率，同时还能够减少通信的延迟。

这种协议通常被用于大型网络中。

3.2. 贪婪式路由协议贪婪式路由协议主要是通过广播节点发送信息，通过遍历所有可达节点的方式，选取最短路径进行通信。

这种方式可以简化通信过程，同时提高通信效率。

这种协议通常被用于小型网络中。

3.3. 基于修补树的路由协议基于修补树的路由协议主要是通过建立修补树，来完成通信目的。

这种方式可以避免节点的重复传输，同时还能实现网络的可扩展性。

这种协议通常被用于大型网络中。

4. 常见无线传感器网络路由协议目前，无线传感器网络中常用的路由协议主要包括以下几种：4.1. LEACH(低能耗自适应簇头协议)LEACH是无线传感器网络中应用最广泛的路由协议之一。

它通过将节点分成不同的簇头，以实现节点间的通信。

簇头节点的任务是将来自其他节点的信息进行整合，然后将整合后的信息传输到验证节点。

无线传感器网络路由协议研究进展.

收稿日期 :2006201205基金项目 :国家自然科学基金重大项目 (90412007 资助 ; 国家自然科学基金 (60503003 资助 ; 辽宁省博士启动基金 (20051082 资助 . 作者简介 :江贺 , 男 , 1980年生 , 博士 , 讲师 , 研究方向为智能算法设计、无线传感器网络等 . 刘文杰 , 男 , 1979年生 , 硕士研究生 , 研究方向为无线传感器网络 ; 张宪超 , 男 , 1971年生 , 博士 , 副教授 , 研究方向为算法设计与分析、组合优化、网络优化及应用 .无线传感器网络路由协议研究进展江贺 , 刘文杰 , 张宪超(大连理工大学软件学院 , 辽宁大连 116621 E 2m ail :jianghe @dlut . edu . cn摘要 :融合了传感器、 (W . 路由协议是无线传感器网络研究中富有挑战性的问题 , . 无线传 , 的生命周期最大化 . , . 本文根据各种协议的工作原理 , , 并指出了下一步的研究方向 .关键词 :; 路由协议 ; 生命周期最大化 ; 数据融合中图分类号 :T P 393文献标识码 :A 文章编号 :100021220(2007 0420594206Evolution of Research of W ireless Sen sor Network Routi ng ProtocolsJ I AN G H e , L I U W en 2J ie , ZHAN G X ian 2Chao(S chool of S of t w are , D alian U niversity of T echnology , D alian 116621, Ch inaAbstract :W ireless Sen so r N etw o rk (W SN is a new techno logy fo r info rm ati on retrieving and p rocessing w h ich fu ses sen so r ,m icro 2electro 2m echan ical system s (M E M S and netw o rk comm un icati on s . In the research line of W SN , rou ting p ro toco l is a p rob lem fu ll of challenges. N ow the ex isting A d 2hoc and In ternet p ro toco l can be no t directly app lied to W SN . T heseW SN p ro 2toco ls concern ch iefly abou t how to m ax i m ize the lifecycle w ithou t co rrup ting data under differen t app licati on s and netw o rk topo logies. W SN rou ting p ro toco ls can be classified in to flat and h ierarch ical acco rding to the functi on of nodes . Based on each p ro toco l ’ s w o rk ing p rinci p le , th is pa per analyzes and con trasts differen t rou ting p ro toco ls in rou ting w ay , conflict avo idance , da 2ta aggregati on as w ell as lifecycle m ax i m izati on .Key words :w ireless sen so r netw o rk ; rou ting p ro toco l ; lifecycle m ax i m izati on ; data aggregati on1前言无线传感器网络 (W SN , W ireless Sen so r N et 2w o rk 融合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理和通信技术 [1], 能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据 , 并对这些数据进行处理 , 从而获得详尽而准确的信息 . 无线传感器网络可以划分为物理层、数据链路层和网络层等 , 其中路由协议是网络层的主要研究内容 . 其主要目标是实现能量有效性路由的制定 , 并在此基础上把可靠数据从节点传送到汇节点 , 从而达到网络生命周期最大化 .无线传感器网络路由协议的产生主要是因为其与正常通讯网络和 ad -hoc 网络有较大不同 . 第一 , 由于传感器网络中节点众多 , 无法为每一个节点建立一个能在网络中唯一区别的身份 , 所以典型的基于 IP 的协议无法应用于无线传感器网络 .第二 , 与典型通讯网络的区别是 , 无线传感器网络需要从多个源节点向一个汇节点传送数据 . 第三 , 在传输过程中 , 很多节点发送的数据具有相似部分 , 所以需要过滤掉这些冗余信息 , 从而保证能量和带宽的有效利用 . 第四 , 传感器节点的传输能力、能量、处理能力和内存都非常有限 , 而同时网络又具有节点数量众多、动态性强、感知数据量大等特点[2], 所以需要很好的对网络资源进行管理 .根据这些区别 , 产生了很多新的无线传感器网络路由算法 . 这些算法都针对于网络的应用与构成进行研究 . 几乎所有的路由协议都以数据为中心进行工作 [3], 现有路由协议分为平面路由协议和分层路由协议 [4]. 本文对传感器网络路由协议在近几年的发展进行详细阐述 . 从各个角度对每一种协议进行分析 , 以便更好地理解当前的无线传感器网络协议 , 对今后的研究工作提供指导性意见 .2系统结构和设计目的因为路由协议的性能与结构模型有很大关联 , 应该根据应用情况和设计目的 , 使用不同的结构去构造传感器网络 . 这小型微型计算机系统 Jou rnal of Ch inese Compu ter Systems 2007年 4月第 4期 V o l 128N o . 42007部分内容将描述网络结构问题并突出其特点 .动态网络 :传感器网络由传感器节点、汇节点和被监控事件三部分组成 . 由于可移动传感器很难被组织 , 所以许多网络结构都假设传感器节点是固定的 [5]. 在此基础上还需要有 sink s 和 CH (gatew ays . 由于路由稳定性的最优化问题 , 再加上能量和带宽问题 , 使管理移动节点收发信息成为路由管理的新挑战 . 感知的信息有动态信息和静态信息 . 其中 , 监控静态事件允许网络工作在触发模式 , 只有当外界情况发生变化才会进行传输 ; 监控动态事件要求周期性的报告 , 并从中找到有用的信息 , 传输到汇节点 .节点配置 :构 . ., 节点 . 而自组织配置的传 , 组成一个 ad -hoc (移动无线网络方式的基础网络[6]. 在这种结构下 , sink 和 CH 的位置至关重要 , 会影响到能量的使用和网络的性能 . 当节点分布不均衡的时候 , 簇的形成变成了能量有效性的紧迫问题 .能量 :在建立结构过程中耗损的能量就成为了一个重要的要考虑的内容 . 实验证明 , 多跳网络传输数据所耗损的能量要比直接传输耗损的能量小 . 多跳路由的引入对于拓扑管理和中间媒介访问控制意义重大 . 当节点与 sink 非常接近时 , 使用直接路由的方法非常合适 . 但是 , 如果传感器随机分散在区域中 , 那么多跳路由会具有较大优势 .节点能力 :在一个传感器网络中 , 传感器节点可能具有不同的功能 . 虽然在初始状态时可以假设所有节点都具有相同的功能 . 但是 , 一旦应用要求改变 , 就需要节点具有一些特殊功能 . 如果一个节点同时执行多种功能 , 那么它会很快耗尽能量 . 为了解决这一矛盾 , 有些分层路由协议采用在普通节点中选择簇头 (CH 的方法 . 网络从配置的网络节点中选择簇头 , 这些簇头节点的能量、带宽和内存等资源要比其他节点多 , 从而能够承担聚合信息 , 并把信息传送到 sink 节点的任务 . 对该方向的研究还可以扩展到不同类型无线传感器网络间的数据通信中 [7].数据融合 :由于传感器节点会产生意义相近的数据 , 聚合相似的内容将减少传输的数据量 . 数据融合是从多个源节点收集数据 , 由部分或全部被允许进行网络数据管理的节点去执行的 . 在正常情况下 , 数据融合耗费的能量要比传输所耗费的能量要小得多 , 通过数据融合可以达到节约能量的目的 . 这种技术被广泛用于实现能量有效性利用和传输最优化的路由协议 . 数据融合贯穿于信号传输的整个过程 [8].3平面路由协议虽然传感器网络是建立在相对稳定的物理层的基础上的 [9], 但其主要工作仍然是搜集、处理和统计数据 . 其设计以数据管理和处理为中心 , 主要包括对网络内的数据进行存储、查询、分析、挖掘、理解以及根据对数据的初期处理进行决策 [10]. 所以 , 无线传感器网络是以数据为中心的网络 . 同时 , 无线传感器网络路由协议更是以处理网络内数据为主要目的的协议 .由于传感器网络中的节点众多 , 所以无法像 A d hoc 方式构造的网络那样为每一个节点建立一个唯一的标识符 (I D . 另外 , 由于传感器节点是随机配置的 , 使得网络必须对节点采集的信息进行筛选 . 所以 , 采集到的数据往往具有很多的冗余信息 . 这样的协议在能量利用方面是非常低效的 [11]. 从而迫输 .另外 , 在路由中 , , 然后 .., 可以把无线传 . 针对这两种不同类型的网络 , 本文把众多的协议分成两类——平面路由协议、分层路由协议 . 这一部分将主要介绍平面路由协议 .图 1当节点 A 广播信息后 , 节点 B 和节点 C 接收信息并广播 , 从而使节点D 接收到同一信息的两个副本 F ig . 1 A fter node A b roadcasts data , B and C receive and reb roadcast it , so D gets tw o cop ies of the sam e data F looding 和 Go ssi p ing [12](洪泛算法和闲聊算法:洪泛算法和闲聊算法是无线传感器网络中的两个经典算法 , 与其它路由算法相比 , 它们对网络拓扑的依赖性更小 . 洪泛算法中 , 每一个接收到数据包的节点都会把这个数据包广播给它所有的邻居节点 , 直到数据包到达目的节点或到达最大跳数 . 闲聊算法对洪泛算法进行了改进 , 接收到数据包的节点随机地选择一个没有发送数据的邻居节点 , 把数据包传送过去 , 通过持续执行这个过程达到传播数据的目的 . 虽然洪泛算法很图 2节点 A 和节点 B 收集的信息有相同的部分 r , 当它们把信息传送给节点C 的时候 , 节点 C 会接收到信息 r 的两个副本 .F ig . 2 Info rm ati on gathered by node A and B has the sam e part r , and C w ill receive tw o cop ies of r w h ich is fo rwarded by A and B容易执行 , 但它有几个缺点 (如图 1和图 2所示 . 首先是信息 595 4期江贺等 :无线传感器网络路由协议研究进展爆炸 , 即一个信息会出现多个副本 ; 其次是会出现信息交迭现象 , 即两个相邻节点搜集的信息会有相似部分 ; 最后是资源的盲目利用 , 无计划的盲目利用网络中有限的资源 , 会大大的降低网络生命周期 [13]. 闲聊算法 [14]通过随机选取节点进行有目的的传播 , 从而避免了信息爆炸的问题 , 但是这种方法延长了信息传播的时间 .SP I N [15](Sen so r P ro toco ls fo r Info rm ati on via N ego tia 2ti on :该协议是较早的以数据为中心的协议的典型例子 . 协议中使用一个对数据进行描述的描述符或叫做元数据 . 在传输前 , 使用元数据代替真实数据进行广播 , 这是 SP I N 算法的主要特点 . 每一个节点在收到数据后 , 兴趣的节点广播该数据 , 3. 算法的主要问题 , , 重叠的数据传输和资源的盲目使用 . SP I N 算法对资源的利用更有效. SP I N 算法中 , 每个节点只知道其单跳邻居节点 , 从而可以使网络的拓扑改变局部化 . SP I N 算法在能量耗损和数据冗余方面要比洪泛算法低 35%.但是 , 其数据广播方式无法保证数据的有效传输 . 例如 , 如果希望得到的数据目的节点与拥有数据的源节点距离较远 , 而二者之间的节点对该数据的期望较小 , 那么 , 该数据将无法到达目的节点 . 所以, SP I N 算法不适用于诸如气象信息搜集等 , 需要周期性传输可靠数据包的应用 . 另一方面 , 由于该协议中每一个节点只向其单跳节点发送信息 , 所以 SP I N 算法适用于大型无线网络的路由建立 [16,17].图 3图 a 、 b 、 c 为节点 A 、 B 之间进行数据传输的过程 ; 图 d 、 e 、 f 为节点 B 与其他节点进行数据传输的过程F ig . 3 F igu re a , b and c indicate the p rocess of data tran s 2m issi on betw een node A and B ; figu re d , e and f indicate the p rocess of data tran s m issi on betw een node B and o ther nodes 定向扩散 (D irected D iffu si on [18]:定向扩散算法是以数据为中心的路由算法中里程碑式的协议 . 其主要思想是 , 通过为每一个节点命名而达到准确传输数据的目的 , 以一个节点表 (nam ing schem e 来控制那些不需要工作的节点 , 从而节省能量 . 定向扩散算法中 , 设置数据的属性来完成对传感器节点的询问 . 该属性的建立 , 需要一系列的属性值 , 如目标名称、间隔距离、时间、地理位置等 . 汇节点通过其邻居广播兴趣信息 , 每一个节点接收到信息后会将该信息保存在缓存中 . 这些节点同样具有整合信息的功能 , 从而把路由问题转化为最小生成树问题. 缓存中的兴趣数据 , 趣值 . , . 所以 , 利用 , , 根据建 , 选择最优路径进行数据传输 . 通常 , 首次确定的一条传输路径完成传输后 , 汇节点可能还会在较短时间内继续选择该路径进行数据传输 (过程如图 4 .(a sink 广播兴趣信息 (b sou rce 反馈广播信息 , 建立梯度(c 根据梯度确定路径 , 进行数据传输图 4定向扩散算法实现数据传输的过程F ig . 4 P rocess of data tran s m issi on in directi onal diffu se在定向扩散算法中实现了路径的修正 , 当一条路径出现错误的时候 , 新的路径或候选路径就会开始使用 . 定向扩散算法在这方面的考虑 , 使得数据传输始终可以通过较少的跳数实现 , 同时节省了搜索新路径的时候耗费的能量 .定向扩散算法与 SP I N 算法在数据的询问机制方面有很大不同 . 定向扩散算法由汇节点发出询问 , 由接收到询问的节点进行转发 . 而 SP I N 算法由传感器节点广播元数据 , 接收到元数据的节点查看该数据是否符合自己的兴趣信息 ,而后再决定是否请求传输该数据 .定向扩散算法的优点在于 , 其以数据为中心进行工作 , 只有邻居节点间进行数据传输 , 不需要对节点进行地址的设置 . 每一个节点都能够进行数据融合、存储以及收集 . 能够对数据进行缓存 , 使得它能够更好的保存能量、减小延迟 . 该种数据传播方式对网络拓扑没有特殊要求 (可以为动态网络 [19] , 使得该协议可以为无线传感器网络保存更多的能量 .另一方面 , 由于定向扩散算法是询问驱动的路由算法 , 所以不能适用于所有的传感器网络应用 . 例如周期性或连续性询问的网络应用 . 所以 , 定向扩散算法不适合对环境进行综合695小型微型计算机系统2007年性评价的传感器网络 . 另外 , 定向扩散中的命名表 , 应在实际应用时决定 , 每一次都应有一个预定的内容 . 而且 , 数据与询问的匹配也需要对传感器进行利用 .4分层路由协议和其他通信网络相似 , 无线传感器网络同样把可测量性作为其主要的构造依据[20]. 单层网络在传感器密度较大的情况下 , 网关会出现超负荷的现象 . 这种现象会出现在被动型通讯中 , 所以单层网络不适合处理突发事件的监控 . 另外 , 单层为传感器无法实现长时间的传输 .事务 ,[21]., 使用簇对数据进行融合 , [22], 进而达到能量有效利用和保存能量的目的 . 从传感器节点中选出簇的构造方式是典型的基于能量保存的方法 , L EA CH 是无线传感器网络中第一个分层路由算法 . 它的思想引发了很多的分层路由协议的产生 , 下面我们将对分层路由算法进行分析 . L EA CH (L ow 2EnergyA dap tiveC lu seringH ierarchy [23]: L EA CH 是广受欢迎的分层路由算法中的较有代表性的一个 . 其主要思想是 , 根据接收信号的强度从传感器节点中选出簇头 , 在每个簇中使用簇头向汇节点转发簇内信息 . 这种方法之所以可以保存能量 , 是因为它使用中继节点控制某一区域的方法 [24], 去避免所有节点都与汇节点进行数据传输 . 该方法中 , 簇头的最佳数量应该是整个网络中节点数的 5%.在 L EA CH 算法中 , 数据的处理过程就是簇内数据聚集和数据融合的过程 , 为了保持簇内节点能量的均衡消耗 , 簇头的选用采用随机分布的方法 . 这样 , 每一个节点成为簇头的概率是 0或 1, 如果节点具有的值低于门限 , 则它会成为头节点 . 门限公式如下 :T (n =12p 3(r mod p 0if n ∈ G o ther w ise其中 , p 是节点成为簇头的概率 (例如 0. 05 , r 是当前循环的次数 , G 是在接下来的 1 p 个循环中不能成为头节点的节点数 .L EA CH 协议的方法比直接传输的方法节省 70%的能量 , 比最小传输能量路由协议节省 40%280%.节点的随机死亡和动态聚类的建立 , 使系统的生命周期得到延长 . L EA CH 协议采用完全的分布式方式 , 并且无需对网络进行标识 . 但是 , L EA CH 采用单跳路由的方法 , 使得每一个节点都可以把数据传输到簇头和汇节点[25]. 同时 , L EA CH 协议要求当一个节点广播其数据的时候网络内的其他节点都能够接收到 ,所以它不适合节点分布较广的区域 [26]. 此外 , 动态聚类的使用可能会增加能量消耗 . 比如头节点的改变过程、信息广播过程 . PEGA S IS 与分层式 PEGA S IS [27]:PEGA S IS 对 L EA CH 协议在传感器信息系统中的能量有效性聚集方面进行了改进 . 与构造多个簇的方法不同 , PEGA S IS 把节点构造成一条链 , 每一个节点都通过其邻居节点进行数据的收发 , 并且在该链中只有一个节点与汇节点或基站进行通信 . 从一个节点到另一个节点连续性的聚集、融合数据并传输到基站 . 该链式路径使用贪心算法构造 . 如图 5, 节点 C 0向节点 C 1发送数据 , C 1将接收到的数据与自身的数据融合后 , 发送到该链路的 lead 2 er . 同样 , C 4把数据发送给 C 3, C 3C 2, C 2 , , 再图 5链式传输过程 , 其中 C 2为 leaderF ig . 5 P rocess of data comm un ication inPEGA S IS . L eader :C 2与 L EA CH 协议不同 , PEGA S IS 构造链路去执行多条路径 , 选择链路中唯一的节点与基站进行数据通信 . 在对不同拓扑类型和不同大小的网络的适应能力方面 , PEGA S IS 要比 L EA CH 协议优秀 100%— 300%.L EA CH 协议适用动态构造的簇 , 来消除不必要的网络耗损 , 并实现数据的融合与传输 . 而在 PEGA S IS 中 , 形成的链路传输数据有可能会因为远端节点的传输时延和单一 leader 节点的瓶颈问题而影响数据的传输效率 .分层 PEGA S IS 是对 PEGA S IS 的扩展 , 其主要工作是在处理数据包传输的时延问题 , 主要目的是在能量和时延之间找到平衡点 . 为了减少时延 , 该协议中采用了信息的同时传输方式 . 为了避免碰撞和数据干扰 , 采用了两种方法 . 一是 , 使用不同编码进行数据标识 . 另一种方法是 , 在同一时间只有部分节点进行数据传输 .图 6分层的链式传输 , 其中 C 3为 leaderF ig . 6 P rocess of data comm un icati on in H ierarch ical 2 PEGA S IS . L eader :C 3该协议使具有 CDM A传输能力的节点构造成一个分层传输的节点树 , 在每一层都会选出上一层进行通信的节点 . 这种方法实现了数据的并行传输 , 并且减少了延迟 . 因为该节点树是平衡的 , 所以其时间复杂度为 O (lg N , 其中 N 为节点数 . 例如在图 6中 , C 3是节点链中被选中的 leader , 它执行的传输任务是将全部信息进行聚合 , 传送给 sink . 所以 , 它所在的位置应该在最顶层 , 即 3层 (层数从 0开始 . 在传输的过程中 , 每一个节点都把自己的信息传送给自己右侧的邻居节点 , 接收到信息的节点再向自己右侧的邻居节点发送自己整合后的数据 , 从而形成了整个数据传输过程的层次化 . 当数据传输进入 2层的时候 , 只剩下 C 3和 C 7, 由于 C 3是 leader , 所以 C 7向 C 3 795 4期江贺等 :无线传感器网络路由协议研究进展传送数据 . C 3聚合数据后 , 向 sink 传送数据 .非 CDM A 传输方式的应用 , 使用了三级层次的方法 , 用细致的同步传输路由设置来避免数据冲突 . 分层的 PEGA S IS 协议的效率要比传统的 PEGA S IS 协议高60%.虽然 PEGA S IS 协议克服了 L EA CH 算法的聚类溢出的缺点 , 但是还是面临着网络拓扑发生变化时的问题 . 该问题之所以不能避免 , 是因为传感器节点的能量有限 , 可能在任何时候死亡 . 所以 , 每一个节点都应该能够知道其邻居节点的地理位置以及能量状况 . 在这方面的研究将是无线传感器网络路由协议的另一个能够有较大发展的领域 [28].T EEN 与 A PT EEN :T EEN (T h resho ld t sen so w o rk p ro toco l ]发事件 [30]对于该项应用 , 其重要 , 那么无线传感器网络中应该有针对该项应用的反应模式 . T EEN 算法是在以数据为中心的层次算法的典型算法 , 它在 L EA CH 算法的基础上进行改进, 将 L EA CH 算法的由簇头直接与 sink 进行通信方式 , 扩展为把簇头的集合作为另一个簇 , 再选出簇头与 sink图 7 T EEN 算法和 A PT EEN 算法的网络构成 F ig . 7 N etw o rk configu rati on of T EEN and A PT EEN 通信 . 当簇构造好之后 , 簇头节点会广播两个限值 . 分别称为硬门限和软门限 . 硬门限是开始进行数据传输的最低限度 , 只有超过该值后 , 传感器节点才会向其所在簇的簇头发送采集到的数据 . 使用这种方法可以有效地减少传输量 . 但是 , 如果节点开始传输数据还需要另一个条件 , 即软门限 . 软门限是外界条件变化的幅度 , 只有当节点采集到的数据达到或超出硬门限后 , 并且该数据的变化幅度达到或高于软门限时 , 传感器节点才会向簇头发送数据 . 由于 , 传输数据需要达到一定条件 [31], 所以 , 在数据收集过程中必然会有一定的数据丢失 . 这样的数据丢失导致传感器网络无法对所在环境进行全面的描述 . 但是 , T EEN 算法对簇头的分级设置使得它能够用于地理分布更广的传感器网络 . 在此基础上 , 还可以对整个网络的能量情况进行监控 [31].A PT EEN (the A dap tive T h resho ld sen sitive Energy Ef 2ficien t sen so r N etw o rk p ro toco l :A PT EEN 算法 [32]是在 T EEN 算法的基础上进行改进的以数据为中心的层次路由算法 , 其旨在避免 T EEN 算法无法对所处环境进行全面描述 , 即无法进行周期性数据采集的缺点而设计的 . 其构造方式与 T EEN 算法相同 . 当基站构造网络内的所有簇后 , 簇头会广播其属性值、门限值和一个传输时序表 , 依靠广播的这些内容实现对网络中三种数据的收集 . :历史性数据、即时 . 在数据采集的广 , .T EEN 和 A PT EEN 与 L EA CH 的比较 , A PT EEN 在能量保存和延长网络生命周期方面较好 , T EEN 在传输量方面的控制较好 . 但这两种方法也有其弊病 , 尤其在算法复杂性方面 (簇的构造、门限的构造和数据选择方式 .5平面路由协议和层次路由协议的比较根据对平面路由协议和层次路由协议的描述 , 我们可以发现这两种路由协议在很多方面有本质性的区别 . 在这一部分我们比较平面路由协议和层次路由协议的优缺点 , 为明确今后的研究方向奠定基础 .表 1层次路由与平面路由的比较T ab le 1 Compariti on betw een h ierarch ial and flat rou ting 层次路由协议平面路由协议预先设定路由方式随机产生路由方式可以避免冲突无法避免冲突节点周期性的休眠简化了网络工作周期节点休眠周期不定由簇头实现数据融合在数据传输过程中由路径中的每一个节点进行数据融合路由实现简单 , 但不是最佳路由可以实现最佳路由 , 但复杂度较高 [34]网络内广播请求信息 , 区域间需实现同步路由形成后直接进行数据传输 , 无须同步对整个网络进行簇结构化只对需要进行数据传输的部分进行构造使用簇头控制网络 , 能够缩短网络反应时间反应时间受到中间结点和备用路径的影响资源消耗较平均 , 延长网络生命周期资源消耗有针对性 , 相应区域节点容易死亡无法实现对资源消耗的控制可以实现对资源消耗的控制通信资源分配较平均无法实现通信资源共享6总结本文对无线传感器网络路由协议的发展现状进行了全面的描述 , 并有针对性地介绍了平面路由协议和层次路由协议的典型算法 . 文中对各种协议的比较研究 , 旨在明确当前无线传感器网络路由协议存在的问题 , 指明今后的研究方向 .References :。

无线传感器网络路由协议综述

引言
无线传感器网络是由部署在监测区内的大量廉价微型传
分配通信时隙;在稳定工作阶段,节点持续监测数据,按照时分复用时隙向聚类首领发送数据,簇首进行必要的数据融合处理,发往 sink 节点。持续一段时间,整个网络进入下一轮工作周期。
术创
感器节点组成,通过无线通信方式形成一个多跳的、自组织的网络系统,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知
CAO Jian-ling REN Zhi
摘要: 无线传感器网络具有与传统无线网络不同的特点,传统无线网络的路由协议不能有效地用于无线传感器网络。本文综
述了无线传感器网络路由协议研究方面的一些最新工作, 着重对该研究开展以来所提的各种主要路由协议进行了对比、分
到,并利用“右手法则”沿空洞周围传输来解决这一问题。
1.3.2 GEM 协议
GEM(Graph Embedding)路由协议基本思想是用一个虚拟极
坐标系统表示 WSN 的网络拓扑结构。网络中的节点形成一个
以汇聚节点为根的带环树(Ringed Tree),并在这个带环树上实现
路由。GEM 带环树的建立由汇聚点发起,通过逐步扩散从而建
立覆盖整个网络的拓扑树。它不依赖节点的精确位置信息,将网
络的实际拓扑映射到一个易于进行路由处理的逻辑拓扑中。当
网络中节点位置改变引起网络拓扑变化时,树的调整比较复杂,
因此,GEM 适应于拓扑结构相对稳定的传感器网络。
1.4 能量感知路由协议
能量路由是最早提出的 WSNs 路由机制之一,包括最大 PA
2 路由协议综合比较
WSNs 具有与应用高度相关的特点,所以 WSNs 路由协议同样具有多样性的特点,很难说哪个协议更为优越,表 1 对本文重点讨论的路由协议的特点进行了总结与比较。

无线传感器网络中路由协议的研究

无线传感器网络中路由协议的研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量由无线传感器节点组成的网络。

这些传感器节点具有感知、计算和通信能力，能够在网络中自主进行数据采集、处理和传输。

由于在无线传感器网络中，节点通信能力有限，节点之间的通信距离有限，并且节点能量有限，因此设计高效可靠的路由协议尤为重要。

路由协议是无线传感器网络中实现节点之间数据通信的重要组成部分。

它负责决定传感器节点之间的最优路径，使得数据能够有效地从源节点传输到目标节点。

然而，无线传感器网络中的路由协议面临许多挑战。

首先，无线传感器网络中的节点分布广泛，形成一个动态的网络拓扑。

这意味着路由协议需要具有自适应性和动态性，能够适应网络拓扑的变化，并及时找到可靠的通信路径。

其次，无线传感器网络中的节点能量有限。

由于网络拓扑广泛而分散，节点之间的通信距离较远，因此节点之间的通信耗能较高。

因此，路由协议需要考虑能量平衡，合理分配节点的能量，以延长网络寿命。

另外，无线传感器网络中的节点通信受到信号传播、干扰等因素的影响，容易导致信号损失和传输错误。

因此，路由协议需要具备较强的容错性，能够在不稳定的无线环境中保证数据的可靠传输。

为解决上述问题，研究人员对无线传感器网络中的路由协议进行了大量的研究。

下面将介绍几种常见的路由协议。

首先，基于距离向量的路由协议（Distance Vector-based routing protocols）是一种简单且易于实现的协议。

这类协议将网络拓扑信息以距离向量的形式存储在每个节点中，并通过交换距离向量来确定最佳路径。

常见的距离向量路由协议包括DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）、AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）等。

这些协议具有低计算复杂度和较好的适应性，适用于小规模的无线传感器网络。

无线传感器网络路由协议研究

无线传感器网络路由协议研究0 引言传感器网络通常由覆盖一个地区的若干传感器节点组成。

每个传感器节点独立进行数据收集及处理，并将得到的数据通过无线连接传送到网关节点，再由网关节点向互联网发送。

对于传感器网络，路由协议设计是很具挑战性的。

首先，节点没有全球唯一的标识符，传统的互联网路由协议无法应用在传感器网络中；第二，传感器网络中的所有节点都是源节点，向唯一的目的节点Sink发送数据；第三，由于在被测对象内部或附近部署了大量的节点，它们采集到的数据是相同或相近的。

这就需要路由协议具有数据融合力，以节约电能，提高带宽利用率；第四，节点具备处理能力。

节点的电能存储能力是很有限的，需要强大的资源管理和任务调度能力。

因此，传感器网络的路由协议是与传统网络截然不同的。

1 LEACH协议簇的建立和簇头特定任务的分配对于整个系统的可扩展性、寿命和能量效率起着非常大的作用。

聚类路由是降低簇中能量消耗的一种有效方式。

LEACH(Low-Energy Adaptive Cluster-based Hierarchy)算法是最早的比较成熟的聚类路由算法。

LEACH协议的随机簇头选择分布不均匀，而且LEACH协议是根据节点曾经担当簇头的次数来决定是否担任簇头而没有考虑节点的剩余能量；同时，LEACH网络协议在节点数量大的无线传感器网络中使用时会采集大量的冗余数据，这样会使网络由于处理大量的冗余数据而使网络能耗大大增加，缩短了网络的生存周期。

LEACH-C(LEACH-centralized)是集中式的簇头产生算法，由基站负责挑选簇头。

因为无线传感器网络中使用节点数量大，节点覆盖密度也大，这样无法避免地使单个节点采集的数据与整个无线传感器网络采集的数据有很大的关联性。

而用户需要的，并不是所有的节点采集的数据(包含冗余数据)，而只是对发生事件的描述——利用网络数据集分析出的被观测区域正在发生的事件状况。

无线传感器网络研究综述

无线传感器网络研究综述摘要:无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术。

在简要介绍无线传感器网络的基础上,分析和展望了一些有价值的应用领域。

结合已有研究,从无线传感器网络的热点问题、特点和应用三方面介绍无线传感器网络的研究现状。

随着无线通信技术、微型制造技术及电池技术的快速发展，微小的无线传感器已具备感应、无线通信及信息处理能力。

成千上万个微型传感器构成了自治的无线传感器网络。

无线传感器网络节点的微处理能力和无线通信能力使无线传感器网络有广阔的应用前景，能广泛用于军事、环境、医疗保健、空间探索及各种商业应用。

1 无线传感器网络简介无线传感器网络由许许多多个功能相同或不同的无线传感器节点组成。

每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/DC能量转换器)等组成(如图1所示)。

节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类头节点(cluster-head node)的角色。

作为数据采集者,数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度),通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站(base station)或汇节点(sink node);作为数据中转站,节点除了完成采集任务外,还要接收邻居节点的数据,将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点;作为类头节点,节点负责收集该类内所有节点采集的数据,经数据融合后,发送到基站或汇节点。

图1 传感器节点结构框图与传统Ad Hoc网络相比,无线传感器网络具有一些明显的特征: (1)网络节点密度高,传感器节点数量众多,单位面积所拥有的网络节点数远大于传统的Ad Hoc网络; (2)传感器节点由电池供电,节点能量有限; (3)网络拓扑变化频繁; (4)网络应具备容错能力。

2 无线传感器网络的热点问题2.1 安全问题通常，在无线传感器网络中，大量的传感器节点密集分布在一个区域里，消息可能需要经过若干节点才能到达目的地，而且传感器网络具有动态性和多跳结构，要求每个节点都应具有路由功能。

无线传感器网络的研究进展

近年来，随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络的数据传输技术也在不断进步。例如，LoRa协议的提出，使得无线传感器网络在传输距离和稳定性方面得到了很大的提升。此外，随着5G技术的不断普及，无线传感器网络也开始采用5G技术进行数据传输，从而提高了传输速度和可靠性。
三、无线传感器网络的未来展望
关键词：无线传感器网络、研究进展、应用前景、挑战、方向
一、无线传感器网络的概述
无线传感器网络是指由一组自组织、低功耗、微型化的传感器节点组成的网络，通过无线通信技术协同地监测、感知和采集各种环境或目标的信息，实现对复杂环境的智能感知和监测。无线传感器网络具有自组织、动态性、鲁棒性等特点，被广泛应用于环境监测、智能交通、智能家居、农业生产等领域。
近年来，随着应用的深入，无线传感器网络在医疗、工业等领域的应用也开始得到重视。例如，在医疗方面，无线传感器可以用于实时监测患者的生理参数和健康状况，为医生诊断和治疗提供帮助。在工业方面，无线传感器网络可以用于实现工厂设备的远程监控和维护，提高生产效率和降低成本。
3、数据传输方面
无线传感器网络中的数据传输是其核心功能之一。在数据传输方面，无线传感器网络采用了多种技术手段，如直接传输、多跳传输、网状传输等。直接传输是指传感器节点将采集到的数据直接传输给接收器或基站。多跳传输是指数据从一个节点跳转到另一个节点，最终到达接收器或基站。网状传输是指整个网络中的每个节点都充当路由器，将数据传输到更远的节点，最终到达接收器或基站。
2、技术挑战方面
虽然无线传感器网络已经得到了广泛的应用，但是在未来仍面临着一些技术挑战。例如，如何提高网络的覆盖范围和连通性、如何降低节点的功耗和提高其寿命、如何提高网络的安全性和隐私保护等。这些技术挑战需要不断地进行研究和探索，以便更好地满足实际应用的需求。

无线传感器网络安全路由技术综述

无线传感器网络安全路由技术综述摘要：无线传感器网络具有快速部署、抗毁性强等特点，其路由安全是无线传感器网络实现及应用的关键，本文通过对发展路线和技术分支进行梳理，加强对无线传感器网络安全路由的技术理解。

关键词：无线传感器网络；路由；安全一、无线传感器网络安全路由技术简介无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是由部署在目标监测区域内的大量低功耗、低成本、具有独立感知、数据存储、处理以及无线通信能力的无线传感器节点，通过自组织的方式形成网络，其作用是协作的采集、处理和传输无线传感器网络覆盖的区域中被感知对象的各类信息。

无线传感器网络安全一直是无线传感器网络实现及应用的关键之一，目前，传感器网络在网络协议栈的各个层次中可能受到的攻击方法和防御手段如表1所示：表1 无线传感器网络攻击方法及防御手段表由于实现无线传感器网络的安全存在诸多方面的限制，主要包括无线信道开放传输的脆弱性，连接传感器节点防护薄弱容易被攻击者捕获的脆弱性，部署环境无人看管存在着物理防护的脆弱性，节点计算、存储和能量受限不适合采用安全等级高但计算强度大的公钥密码算法等，这些因素使得无线传感器网络的安全路由成为一个具有挑战性的研究课题，吸引了国内外众多公司及各大高校对无线传感器网络安全路由技术进行大量研究，并取得了丰富成果。

本文对国内外无线传感器网络安全路由技术进行分析，以期了解无线传感器网络安全路由技术的技术情况和发展脉络。

二、无线传感器网络安全路由技术分支及发展路线根据对无线传感器网络安全路由技术相关文献的解读，确定了该技术主要的技术分支为：基于密钥管理、基于地理位置、基于安全签名、基于信任评估、基于层次结构，上述5种不同的安全路由技术构成了该技术的不同技术分支。

通过对无线传感器网络安全路由技术各个技术分支的总结与数理，可以获得无线传感器网络安全路由技术的基本发展路线：1.基于密钥管理的无线传感器网络安全路由技术对于无线传感器网络，密钥管理极其重要，因为它能够实现进一步的安全服务，如机密性、认证和完整性验证。

无线传感器网络路由协议综述

混合式。先验式路由协议中，所有的路由都经过预先计
算，然ห้องสมุดไป่ตู้根据需要选用响应式路由只在需要发起时才按需计算路由；混合式路由为两种方法的组合。（根３）
据传输过程中采用路径的多少，可分为单路径路由协议和多路径路由协议。前者只采用一条路径进行传输，优
传输和处理能力均十分有限，需要高效的网络资源管理
手段：五是无线传感器网络节点通信高能耗，数据计算
低能耗。
无线传感器网络的上述特点使得其不能直接采用众
由协议中，所有节点的地位是平等的，分等级路由协议中，节点角色不同；位置路由协议中，节点的位置被用来发送数据。（根据如何获得从源到目的的路由，２）
点是节约存储空间，适合数据通信量少的情况下采用后
者可从众多路由中选择一条最佳路由，鲁棒性强，具有
一
定的容错性。
４典型路由协议分析．
４１ｌｏｉｇＪ＇．ＦｏｄＳ，ｎ／￣
冗余大等特点，其路由协议的设计应考虑几个关键因
７８
ｌＨ。ＥＥ交ＡＦＲ流ＥＮ。经ｘＧＥＥ验ｃＥＰｃ ×Ｎ
表１无线传感器路由协议的特点比较：
ＳｉｏｎＤＤＲｍｕｏｒＧＳＰＲＬＡＨＰＱ＾ＩＥＣＥｓＳＴｅｎｅ

无线传感器网络路由协议研究综述

无线传感器网络路由协议研究综述作者：邵俊平来源：《中国新技术新产品》2014年第18期摘要：无线传感器网络不同于普通网络，分布式自组织性、动态拓扑性及资源有限性和应用相关性是其主要特点，所以对其路由协议有特殊的要求。

本文对无线传感器网络路由协议进行分类，对几种路由协议进行分析比较，并指出其优缺点。

关键词：无线传感器；路由协议；数据中图分类号： TP393 文献标识码：A无线传感器网络是由大量体积微小，能量有限，具有有限的存储、计算能力的传感器节点通过无线自组织的方式经过单跳或多跳组成的网络。

随着传感器技术、微电子技术、嵌入式技术和无线通信等技术的发展，无线传感器网络相关技术的发展日益迅速，得到了广泛应用，并成为人们研究的热点。

由于无线传感器网络不同于传统网络，具有有限的能量和带宽资源，并且不同的应用场景对无线传感器网络有不同的要求，所以如何设计节能的、面向特定应用场景的路由协议是无线传感器网络研究的一个重要问题。

根据网络结构，一般将无线传感器网络路由协议分为：平面路由协议、层次路由协议和基于地理位置的路由协议。

FLOODING协议是平面路由协议，每个节点不需要维护位置、路由等信息，当有数据要发送时，节点在一跳范围内广播，接收到消息的邻居节点再通过广播将消息发送给它的邻居节点，直到到达目的节点或达到最大跳数为止。

FLOODING协议实现简单，路由健壮性强，节点不需要维护状态信息，但容易产生信息内爆和数据重叠问题，造成资源的浪费。

Gossiping路由协议对FLOODING进行了改进，收到数据包的节点将数据包随机发送给它的邻居节点，直到发送给目的节点。

Gossiping协议有效缓解了信息内爆，但还是存在数据重叠和资源浪费，可能增大时延，造成分组丢失。

SPIN协议通过协商机制进行数据的传输，协议中包含三种报文：数据报文DATA，描述DATA的简短消息ADV，请求消息REQ。

当有数据需要发送时，传感器节点先发送ADV消息，收到ADV消息的节点判断该数据是否是自己需要的，如果是，则发送REQ请求消息给发送节点，发送节点收到REQ后，将DATA 数据发送给发送节点。

关于无线传感网路由协议综述

络覆盖区域内感知对象的信息，并发布给观察者。 ”该技术已时．最大程度减轻簇头的高负载，从而避免整个网络陷入瘫
得到广泛应用，在医疗、军事、矿井迟。应尽量减少这一问题，保证网络传输速度日。
限等。利用ＶｏＩＰ技术，所有控制信号都能由专门处理软件实现信息在ＩＰ分组网络上的通信传输。在这一过程中，甚高频收发信机与终端之间建立一定的信息传输与交换．ＰＣ机作为信息处理器．使用专门的控制协议完成甚高频收发信机串口之间协议的转换．然后给予ＰＣ机制定并且唯一的ＩＰ地址，实现终端和甚高频收发信机之间信号状态控制和通信连接，完成信号传输基于ＩＰ分组网络传输的特点，可以利用录音工具在收发信机终端实现话音的记录，同时在网络编程的作用下对通话录音进行有效管理，实现调取、查询及重放。
关于无线传感网路由协议综述
李桢，列＼善通，院冬珠（云南民族大学电气信息工程学院，６５０５００）
【摘要】无线传感网络路由协议重点考虑如何在不影响数据传输的前提下利用相应的路由算法来实现整个网络生命周期的最大化。本文综
述了无线传感网络路由协议研究方面的一些最新成果，主要分析了一些重要的路由协议及其特点，并展望了未来这一领域的发展趋势。

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一、本文概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由大量具有感知、计算和通信能力的低功耗、小型化传感器节点以自组织方式形成的网络，能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并通过对这些信息的处理，实现对物体、环境乃至整个社会的智能化感知、识别和控制。

由于其独特的优势，无线传感器网络在军事侦察、环境监测、智能农业、智能交通、医疗健康、智能家居等领域具有广阔的应用前景。

路由协议是无线传感器网络中的关键技术之一，其性能直接影响到网络的整体性能。

随着无线传感器网络应用领域的不断扩展和复杂化，对路由协议的性能要求也越来越高。

因此，研究无线传感器网络路由协议具有重要的理论意义和实际应用价值。

本文旨在对无线传感器网络路由协议的研究进展进行全面的综述和分析。

介绍了无线传感器网络的基本概念和特点，以及路由协议在无线传感器网络中的重要性和挑战。

然后，按照路由协议的不同分类，分别介绍了各类路由协议的基本原理、特点和适用场景。

接着，对近年来无线传感器网络路由协议的研究进展进行了详细的梳理和评述，包括新型路由协议的设计、优化和改进，以及路由协议在特定应用场景下的应用和实践。

总结了当前无线传感器网络路由协议研究存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行了展望。

通过本文的综述和分析，读者可以全面了解无线传感器网络路由协议的研究现状和发展趋势，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。

二、无线传感器网络路由协议概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由一组低功耗、具备感知、计算和通信能力的微型传感器节点组成，这些节点通常被密集部署在监控区域内，以协作方式感知、采集和处理各种环境或监测对象的信息，并通过网络将数据传输到用户端。

在WSNs 中，路由协议负责将数据从源节点有效地传输到目的节点，同时考虑到网络资源的有限性和环境的动态变化。

无线传感器网络路由协议研究

无线传感器网络路由协议研究随着信息技术的发展，无线传感器网络成为了新兴的研究领域，其应用范围广泛，如农业监测、环境监控、医疗诊断等。

无线传感器网络的核心是路由协议，它是指无线传感器网络中数据包从源节点到目的节点的传递轨迹和路径。

本文将探讨无线传感器网络路由协议的研究现状、现有研究成果以及未来研究方向。

研究现状无线传感器网络路由协议的研究在过去几年中取得了重要进展，主要表现在以下几个方面。

首先，无线传感器网络路由协议的分类越来越清晰。

目前，常用的无线传感器网络路由协议主要包括分层路由协议、平面路由协议、基于位置的路由协议、基于内容的路由协议等。

其次，无线传感器网络路由协议的研究领域越来越广泛。

不仅仅局限于数据包传输，还涵盖了网络拓扑分析、网络安全、网络负载均衡等方面的问题。

再者，无线传感器网络路由协议的研究方法越来越多样化。

随着计算机科学和数学的发展，研究人员采用了数学建模、仿真模拟、实验验证、数据分析等多种方法对无线传感器网络路由协议进行研究。

现有研究成果无线传感器网络路由协议的研究目标是提高网络效率、可靠性和安全性。

下面列举部分现有研究成果，以此说明无线传感器网络路由协议研究的重要性。

分层路由协议分层路由协议是无线传感器网络中最常用的路由协议之一。

其特点是将网络划分为多层结构，每个层次的节点只和相邻的节点通信，这使得通信成本降低，网络性能得到提升。

平面路由协议平面路由协议是一种适用于大规模无线传感器网络的路由协议。

其特点是采用单跳通信，在整个网络中建立一张覆盖网络，从而实现节点之间的直接通信和信息传递。

该路由协议在网络规模较大时，效率会更高。

基于位置的路由协议基于位置的路由协议是一种通过记录节点位置信息来进行路由的方法。

该方法通常使用各种传感器定位技术来获取节点位置信息。

与传统路由协议相比，基于位置的路由协议可以避免一些路由决策问题，从而提高网络效率和可靠性。

基于内容的路由协议基于内容的路由协议是一种相对传统路由协议的新型协议，它是通过节点之间的相似性来进行路由的。

无线传感器网络路由协议研究综述(硕士研究生论文)

无线传感器网络路由协议研究综述高传善　杨　珉　毛迪林(复旦大学计算机科学与工程系,上海200433)摘　要:近年来,无线传感器网络作为国内外一个新兴的研究方向,吸引了许多研究者和机构的注意力。

无线传感器网络的特性决定了其最主要的一个设计目标是有效使用片上受限资源(能量、内存和处理能力)以保持最长的生命周期。

为此,许多研究工作通过研究不同应用下的网络层特性,提出了一系列路由协议。

本文总结了相关方面的工作,对主要的协议进行分类比较和研究,并提出了一些值得继续工作的方面。

关键词:无线传感器网络　路由协议Survey on Routing Protocols in Wireless Sensor N et worksG AO Chu anshan　YANG Min　MAO Dilin(Department of Computer Science and E ngineering,Fudan U niversity,Shanghai200433)Abstract:Recent advances i n W i reless Sensor Net w orks(W S N)have att racted so m any researchers and i nstit utes.O ne of the m ai n goals i n W S N is to m axi m um the lif eti me of the w hole net w ork as well as to use the const rai ned embedded resources ef f iciently,such as energy,memory,and process2 i ng capacities.M any new routi ng protocols have been designed specif ically accordi ng to dif f erent ap2 plications and net w ork st ruct ures.This paper surveys these w orks,and research challenges are dis2 cussed based on the analysis and com parison.K ey w ords:w i reless sensor net w orks,routi ng protocols1　无线传感器网络简介随着电子器件制造工艺和无线通信技术的发展,以大量具有片上微处理能力的微型传感器节点组成的无线传感器网络逐渐成为工业界和学术界研究的热点问题[1～3]。

无线传感器网络路由协议研究进展(1)

无线传感器网络具有与传统网络不同的特点 ,且与应用高度相关 .传统路由协议不能有效地用于无线
传感器网络 ,因而人们研究了众多的无线传感器网络路由协议 .在介绍无线传感器网络的特点后 ,提出了路由协议的分类方法 ,然后着重分析了当前一些较为重要的路由协议的核心路由机制 , 并采用比较方式指出了这些路由协议的类别、特点和主要应用范围 .最后总结了好的路由协议应具有的特点以及未来的研究策略与发展趋势. 关键词: 无线传感器网络;自组织网络;路由协议;路由机制文献标识码 : A 中图法分类号: TP393
412
Journal of Software 软件学报 Vol.17, No.3, March 2006
2
无线传感器网络路由协议分析
通过对当前 WSNs 路由协议的研究 ,我们选取了以下较为重要的路由协议 ,对其核心路由机制、特点和优
缺点等进行了分析. (1) Flooding 协议和 Gossiping 协议[5].这是两个最为经典和简单的传统网络路由协议,可应用到 WSNs 中. 在 Flooding 协议中 ,节点产生或收到数据后向所有邻节点广播,数据包直到过期或到达目的地才停止传播.该协议具有严重缺陷:内爆 (节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据)、交叠(节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据)、资源利用盲目(节点不考虑自身资源限制 ,在任何情况下都转发数据).Gossiping 协议是对 Flooding 协议的改进 ,节点将产生或收到的数据随机转发 ,避免了内爆 ,但增加了时延 .这两个协议不需要维护路由信息,也不需要任何算法 ,简单但扩展性很差 . (2) SPIN 协议[6].这是第 1 个基于数据的路由协议 .该协议以抽象的元数据对数据进行命名,命名方式没有统一标准 .节点产生或收到数据后 ,为避免盲目传播,用包含元数据的 ADV 消息向邻节点通告 ,需要数据的邻节点用 REQ 消息提出请求 ,数据通过 DATA 消息发送到请求节点.协议的优点是:小 ADV 消息减轻了内爆问题; 通过数据命名解决了交叠问题;节点根据自身资源和应用信息决定是否进行 ADV 通告 ,避免了资源利用盲目问题 .与 Flooding 和 Gossiping 协议相比 ,有效地节约了能量.但其缺点是:当产生或收到数据的节点的所有邻节点都不需要该数据时 ,将导致数据不能继续转发,以致较远节点无法得到数据,当网络中大多节点都是潜在 sink 点时 ,问题并不严重 ,但当 sink 点较少时 ,则是一个很严重的问题;且当某 sink 点对任何数据都需要时 ,其周围节点的能量容易耗尽;虽然减轻了数据内爆,但在较大规模网络中,ADV 内爆仍然存在 .图 1 表示了 SPIN 协议的路由建立与数据传输 .

无线传感器网络路由协议的研究

无线传感器网络路由协议的研究无线传感器网络路由协议的研究摘要：无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）作为一种新兴的网络形式，被广泛应用于环境监测、物流追踪、智能交通等领域。

然而，WSN中节点资源有限，能源消耗较大，网络拓扑变化频繁，给路由通信带来了挑战。

本文通过研究无线传感器网络中的路由协议，分析其分类、适用性和优缺点，并对当前研究的热点问题和未来发展进行探讨。

1. 引言无线传感器网络由大量的被布置在待测环境中的传感器节点组成，可对环境信息进行感知和采集，并将数据传输到数据中心进行处理。

路由协议作为无线传感器网络的核心技术，决定了数据在网络中的传输路径和质量，直接影响网络的性能和生命周期。

2. 无线传感器网络路由协议分类无线传感器网络的路由协议可以根据不同的因素进行分类，如路由方式、网络拓扑、能量消耗等。

根据路由方式可分为平面路由协议、层次化路由协议和多路径路由协议；根据网络拓扑可分为扁平化拓扑和分层拓扑；根据能量消耗可分为最小跳数协议和能量平衡协议。

3. 路由协议适用性和性能评价不同类型的无线传感器网络路由协议适用于不同的场景和应用需求。

根据网络规模、能源限制、实时性要求等因素，选择不同的路由协议可以优化网络性能。

常见的性能评价指标有能量消耗、网络生命周期、数据延迟、数据传输可靠性等。

4. 无线传感器网络路由协议的优缺点无线传感器网络路由协议存在着各自的优点和缺点。

例如，平面路由协议简单易实现，但在大规模网络中容易导致网络拥塞；层次化路由协议结构清晰，能量消耗相对较低，但在节点入网和网络自适应性方面存在一定的问题。

了解不同协议的优缺点，有助于合理选择和改进路由协议。

5. 当前研究热点问题当前，无线传感器网络路由协议的研究主要关注以下几个热点问题：（1）能量平衡问题：如何合理分配各节点的能量，并提高网络整体能源利用率；（2）拓扑控制问题：如何根据网络状态动态调整网络拓扑结构，降低能量消耗和延迟；（3）数据传输质量问题：如何提高数据传输可靠性和安全性，减少数据丢失和传输延迟。

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源节点使用元数据和邻居节点协商，只有邻居节点需要数据时才发送。
Directed Diffusion
Sttep 2 Gradient setup
Step 3 Path reinforce
Data Aggregation Tree
Negotiation-Based
学术报告
Routing Protocols in WSNs: A Survey
2012-09-13 紫泉1897：QQ562687381
Routing: Delivering Data Packets from the Source to Destination
Traffic Patterns in WSNs
平面协议分层协议
基于查询的基于相关性的基于协商的
基于定位的基于移动代理的
多路径基于QoS
Flat Network Routing Protocol
All the nodes in the network play the same role
Re-active(or On-Demand)
特点1：非对称特点2：种类多
Factors affecting the Routing Protocols Design
Node Deployment Connectivity Node/Link Heterogeneity Data Reporting Model Scalability Network Dynamics Fault Tolerance Coverage Quality of Service Data Aggregation
Pro-active(or Table-Driver) Hybrid
Flooding and Gossiping
Flooding
Gossiping
Flat Network Routing Protocol
Re-active(or On-Demand)
Pro-active(or Table-Driver) Hybrid
1 S用包含抽象的元数据的ADV消息向邻居通告 S S S
2 需要数据的邻居用REQ消息提出请求
3 S通过DATA消息将数据发送给请求节点
基于定位
假定节点能够获得自己的精确地理位置。将地理位置信息作为路由决策的重要依据。
基于移动代理
？？？
基于多路径
面向可靠性要求高的应用，提供多条路径确保路由的健壮性。
Rumor Routing
Hierarchical Routing Protocols
节点属于不同的层次，功能也有差异
LEACH and its extension Others?
TTDD
解决多个sink和sink移动的问题
基于查询基于相关性基于协商
汇聚点广播查询请求，与请求匹配的节点向汇聚点发送数据。源节点将数据包发往融合节点，融合后再发往汇聚点。
Directed Diffusion
Step 1 Interest propagation
Step 2 Path setup
Step 3 Path reinforce
Flat Network Routing Protocol
Re-active(or On-Demand)
Pro-active(or Table-Driver) Hybrid
Criteria used to evaluate the performance of Routing protocols
Energy Consumption
Network Lifetime Delay Reliability
Classification of Routing Protocols
基于QoS
面向实时性要求高的应用，在追求能量高效的同时，减少路由的时延
Future Works
Energy Balanced Network Network Security Nodes Mobility Real-Time Application and QoS Cross-Layer Design