无线传感器网络通信与路由研究
无线传感器网络实验报告
一、实验背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为一种重要的信息获取和传输手段，在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域得到了广泛应用。
为了深入了解无线传感器网络的工作原理和关键技术，我们进行了本次实验。
二、实验目的1. 熟悉无线传感器网络的基本概念和组成；2. 掌握无线传感器网络的通信协议和拓扑结构；3. 熟悉无线传感器网络的编程与调试方法；4. 通过实验，提高动手能力和实践能力。
三、实验内容1. 无线传感器网络概述无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和终端节点组成。
传感器节点负责感知环境信息，汇聚节点负责收集和转发数据，终端节点负责处理和显示数据。
传感器节点通常由微控制器、传感器、无线通信模块和电源模块组成。
2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络的通信协议主要包括物理层、数据链路层和网络层。
物理层负责无线信号的传输，数据链路层负责数据的可靠传输，网络层负责数据路由和传输。
3. 无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星形、树形、网状和混合形等。
星形拓扑结构简单，但易受中心节点故障影响；树形拓扑结构具有较高的路由效率，但节点间距离较长；网状拓扑结构具有较高的可靠性和路由效率，但节点间距离较远。
4. 无线传感器网络编程与调试本实验采用ZigBee模块作为无线通信模块，利用IAR Embedded WorkBench开发环境进行编程。
实验内容如下：（1）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（2）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（3）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示。
5. 实验步骤（1）搭建实验平台，包括传感器节点、汇聚节点和终端节点；（2）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（3）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（4）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示；（5）调试程序，确保各节点间通信正常；（6）观察实验结果，分析实验现象。
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]。
无线传感器网络的路由协议设计与优化
无线传感器网络的路由协议设计与优化随着科技的不断进步，无线传感器网络的应用也得到了越来越广泛的应用，例如环境监测、能源管理、安全监测等领域。
因为无线传感器节点具有无线通信、自主性和智能化等特点，可以在复杂、动态和恶劣的环境中完成数据采集和传输。
但是，由于无线传感器节点不具备很强的计算能力和电力，因此设计一种高效的路由协议对于无线传感器网络的性能提升非常重要。
本文将探讨无线传感器网络的路由协议设计和优化。
一、无线传感器网络的路由协议分类在无线传感器网络中，路由协议是传感器节点之间数据传输的关键。
目前常见的无线传感器网络路由协议主要有以下几种类型：1. 基于跳数的路由协议：该路由协议常用于较小的无线传感器网络中，通过指定最短距离的方式将数据传输到目标节点，跳数末尾的节点即为目标节点，但这种协议容易受到动态环境的影响。
2. 基于质量的路由协议：该路由协议根据传感器节点之间信号的强度、质量和耗能等信息进行路径选择，在信号强度较低、干扰较严重的环境中表现出更好的性能。
3. 基于地理位置的路由协议：该路由协议通过传感器节点的位置信息，根据距离和几何形状选择最优路径，可以降低路由开销，并且易于实现。
二、无线传感器网络的路由协议优化为了提升无线传感器网络的性能，需要对路由协议进行优化。
下面列举了一些可行的优化策略：1. 简化路由协议：一些比较复杂的路由协议可能会使传感器节点的计算负载过重，这会导致路由延迟和能源消耗的增加。
因此，可以将协议简化，简化路由计算量，提高路由效率。
2. 优化路由协议算法：在路由协议设计过程中，可以采用一些高效的算法，如Dijkstra、A*和Ant Colony等算法优化路由协议算法，提升网络性能。
3. 均衡路由开销：如果一些节点的负载较高，则可能会导致能源消耗和延迟增加。
因此，在设计路由协议时，需要将负载均衡考虑进去，确保节点负载均衡，提高网络性能。
4. 路由选择干扰较低的路径：在信号干扰相对较高的环境中，选择干扰较低的路径可以降低数据传输误码率，从而提高无线传感器网络的性能。
无线传感器网络路由算法研究
无线传感器网络路由算法研究无线传感器网络是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境中的信息。
在无线传感器网络中，传感器节点通常具有有限的计算能力、存储容量和能源供应。
因此，为了最大限度地延长网络寿命并提高网络性能，路由算法成为无线传感器网络中的关键问题。
无线传感器网络的路由算法旨在选择适当的路径，以便从源节点将数据传输到目标节点。
考虑到网络拓扑结构的动态性、节点能量限制和数据传输的可靠性，研究者们提出了许多不同的路由算法。
下面将介绍几种常见的无线传感器网络路由算法。
首先是基于距离的路由算法。
这种算法根据节点之间的距离选择最短路径，以减少能量消耗和传输延迟。
例如，最短路径树算法使用Dijkstra算法来选择距离最短的路径。
然而，这种算法没有考虑到节点能量的不均匀分布和网络拓扑的动态变化。
其次是基于能量的路由算法。
这种算法考虑到节点能量的限制，以延长网络寿命。
例如，低能量自适应聚集层次（LEACH）算法将网络节点分为簇，并选择簇头负责数据传输，以降低能量消耗。
然而，这种算法可能导致网络不均匀负载和簇头节点能量过早耗尽的问题。
最后是基于拓扑的路由算法。
这种算法基于网络拓扑结构选择适当的路径。
例如，链路状态路由（LSR）算法使用节点之间的链路状态信息来选择最佳路径。
然而，这种算法需要大量的计算和存储资源，并且在网络规模较大时可能导致网络开销增加。
综上所述，无线传感器网络路由算法的研究是为了解决节点能量限制、网络拓扑动态性和数据传输可靠性等问题。
通过选择适当的路由算法，可以延长网络寿命、提高网络性能和可靠性。
然而，不同的路由算法适用于不同的应用场景，因此需要根据具体情况选择合适的算法。
未来的研究方向可能包括更高效的路由算法设计、考虑多种约束条件的综合优化算法等。
无线传感器网络安全路由研究
它具有传统网络不可 比拟 的优势 ， 有着广阔的应用 前 景 。另一方 面 ， 由于采 用多跳 路 由机制 ， 而且 网络 和节点资源都非常有限， 使得其安全性很难保证 ， 已 成为阻碍其广泛应用的主要障碍。 在 ＷＳ 中， Ｎ 节点具有双重身份 ， 既要完成感应 和处 理任 务 ， 又要 完成路 由功能 。路 由技术是 ＷＳ Ｎ 的关 键技 术 ， 由协 议 往 往 与 特 定 的应 用 相 结 合 。 路 常见的有基于查 询的路 由『 、 于簇 的路 由［ 和 １ 基 ｑ］ ４ ］ 基 于 位 置 的路 由『 ， 们一 般假 定 网络 中 的节 点 ５ 他 ］ 都是正 常节 点 ， 相互合作 完 成数据 转发 ， 会 在设 计时 并没有 考 虑到安全 因素 。事实 上这 种假设 是不 可靠 的 ， 于这 种假设 的路 由常 遭受各 种攻击 。 目前 ， 基 虽 然研究人员提出了许 多安全防御措施 ， 但路 由安全 并 非是在 已有 的路 由算 法上 简单地 加 人安全 措施 即 可 实现 。因此 ， 要 对 ＷＳ 的安 全 路 由技 术 进行 需 Ｎ
研究。
２ ＷＳ Ｎ路 由面临的威胁
２ １ 路 由攻 击者模 型 ．
对 ＷＳ 路 由安全 的威 胁可 以从 两 个方 面 来考 Ｎ 虑 『。一方 面 ， ７ ］ 从攻 击 者 的能 力考 虑 ， 节点级 攻击 有 者 和笔记 本级 攻击 者两种 。节 点级攻 击者一 般 只能 在 其 紧邻 区域 内进 行 无 线 链 路 的拥 塞 和 偷 听 等 破 坏 ， 笔记本 级攻 击者 则 由于具 有 更 加 充 足 的 电量 而 和功 能更 强大 的计算 与通 信 设施 ， 够做 更 多 的事 能 情 。例如 ， 一个 笔记 本 级 的攻 击 者 可使 用 其 强 大 的 收 发装置 对整个 网络 进行拥 塞 或偷 听。若两个 或 多 个 笔记本 级 的攻击者 联合 起来 可 以在 攻击 者之 间形 成高带 宽 、 延迟 的通 信信 道 ， Ｗ Ｓ 低 对 Ｎ发 起 各种 复
无线传感器网络的路由研究
姜 晶 李 凯
（ 中国电子科技 集 团第 ４ 研 究所 ， ９ 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
摘 要： 详细介 绍 了Ｚｇ ｅ 无 线协议 的网络层规 范， ｉ ｅ Ｂ 以及基本 的概念 ， 算法及组 网过程 ， 并利 用 Ｔ 公 司的 Ｃ ２ ２Ｚ ｇ ｅ 开发套件 ， Ｉ Ｃ ４０ ｉ ｅ Ｂ 进行路 由 的建立和确认 。 关键词 ： 无线个域 网； ｉ ｅ 协议 ； 由算 法 Ｚｇ ｅ Ｂ 路 １概述 Ｍ Ｔ Ｊ Ｉ Ｉ Ｇ ｅｕ ｓ原语才会从新设置 ｍ ｃ ｓ Ｉ－Ｏ Ｎ Ｎ ．ｑ ｅｔ ｒ ａＡ — ３ ． １路由成本 近些年来在无线个域 网（ Ａ 技术领域 ， ｓ ｉ ｉ Ｐ ｒ ｉ ｗＰ Ｎ） ｏ ａｏ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎ ｍ 属性值 。其信息流程图如图 ２ 所 在路 由的发现和维护中， 路由算法使用路径 各种标准竞相发展。以自 组织网络为代表的 ｚ ｉ 示： 成本度量来进行路由比较。而链路或本则赋予了 Ｂｅ ｅ 技术正是在这种环境下应运而生的。 它不需要 每段路径成本度量 ， 其和为路径成本。 即如果把一 高传输的带宽 ， 但具有高通信效率 ， 低复杂 ， 低功 组有序的设备【ｈ ＤＩ ……Ｄ腱 义为长度为 Ｌ的路 ） 耗， 低速率 ， 低成本等诸多优点 。 ｚ Ｂ ｅ 在 ｉ ｅ 网络 中 ｇ 径 Ｐ而其中的一段链路【 ＋ 义为长度为 ２ ， Ｄ 健 的 所有的 设备都具有加入—个网络威 离开—个 网络 子路径 ， 则成本路径就可以表示为 ： Ｌ １ 的功能 。Ｚ Ｂ ｅ ｉ ｅ 协议 的网络层不仅确保 了基 于 ｇ ｃ Ｐ ＝∑ ｃ ［ ｉ ＿］ ｛） ｛ ， ＋｝ Ｄ Ｄ １ Ｉ Ｅ ８ ２ ５ 的 Ｍ Ｃ子层正常操作， Ｅ Ｅ ０． ． １４ Ａ 同时提供给 应用层—个合适的服务接口， 为网络路由传输的 其中， 链路成本即 Ｉ链路 １ １ 。 的成本 Ｃ１ ｛ ｝ 正常运行提供了安全保障。 是取值在ｆ ７ 围内的函数。它定义为： ０ 随 … ２网络层的基本功能 ｆ ７ ２ ． １网络体系结构 Ｚｇ ｅ 有着高通信效率 ， ｉ ｅ Ｂ 低复杂 ， 低功耗 ， 低 ｐ ｌ 速率 ， 低成本等诸多优 。工作在 ２ Ｇ ｚ ． Ｈ 免费频 ４ 其中， 表示包在链路 １ Ｐ 上传递 的 概率。。 Ｐ可 段， 传输速率为 ２ ０ ｂ ｓ ５ ｋ ｐ， 传输距 离约为 ７ ｍ 其组 ５。 以根据一段时间内 统计丢失帧的和来计算 ，也可 网方式有 三种 ：星形网络 （ｔｒ，网状 形网络 Ｓａ） 图 ２入 网信 息流程 图 以根 据 Ｍ Ｃ和 Ｐ Ｙ提供的每帧平均 Ｌ Ｉ Ａ Ｈ Ｑ 估计 （ ｓ） Ｍｅｈ和簇形网络（ ｌｓ ｒＴｅ ）如图 １ Ｃｕｔ ｒｅ， ｅ 所示： 当网络 中的设备允许一个新设 备加入 网络 Ｐｌ ０ 时， 这两个设备就构成 了 从属关系。 新加入 的 是从 ３ ． ２基本路 由算法 设备 ，而第一个加入的是主设备。从 设备通过 当网络层接收的数据帧来 自于上子层 时， 设 。 Ｍ Ｃ Ａ 关联加入网络 的过程是通过向网络层发送 备会首先判定该数据帧是否为广播帧。如果是， 网 豫 ｎ 披蛳Ｉ 嘶 Ｍ 麟 】 ” ； １ Ｎ ＭＥ Ｎ Ｔ Ｒ — Ｉｃ Ｅ Ｙ ｕ ｓ原语 来 络层将通过使用 Ｍ Ｐ — Ａ Ａ ｅｕｔ Ｌ — Ｅ ＷＯ Ｋ Ｄ Ｓ ０ｖ Ｒ 删 ｅｔ Ｃ Ｓ Ｄ Ｔ ｘｑ ｓ 原语向其他 ●Ｚ 游媾髓格 抖 麝 ！ 黯峨¨ ０ 陆 ｌ ； Ｈ 抖端． ｝ ¨ ｝｛ ｛ 初始化。 而协调器或路由器通过 Ｍ Ｃ Ａ 层关联把一 设备转发该帆 同时将广播帧发布到应用层进行处 图 １ 三 种组 网方 式 个设备加入到网络的过程是由 Ｍ Ｃ Ａ 层指示原语 理 ； 如果不是， 网络层会通过 比 较帧 目的地址与 自 在 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ网络中，根据设备功能的不同， 可 Ｍ Ｍ — Ｓ Ｏ Ｉ Ｔ ．ｄ ａｏ 进行初始化的。协 Ｌ Ｅ Ａ Ｓ ＣＡ Ｅ ｎ ｉ ｔ ｎ ｉ ｃｉ 自己就是 目 标设备。 若 以把网络中的设备分为全功能设备（ Ｆ ） Ｆ Ｄ 和简化 调器或 路 由器把设 备加 入 到网络 的过 程通 过 两个地址相等 ， 则该备为中间设备， 要继续进行帧 功能设备（ Ｆ ） Ｆ Ｒ Ｄ 。Ｆ Ｄ可以作为网络协调者， 它可 Ｎ ＭＥ Ｄ Ｒ Ｃ —Ｏ Ｎｒｑ ｅｔ Ｌ — Ｉ Ｅ Ｔ Ｊ Ｉ ． ｕ ｓ原语来 初始化 ， ｅ 收 的转发， 直到最终的 目 的地址。 当具有路 由能力的 以与网络中任何设备进行通信 ，而 Ｒ Ｄ只能与 到此指示原语后 ， Ｌ Ｅ Ｆ Ｎ Ｍ 搜索是否有匹配的 ６ 位 设备检查网络层帧头部分帧控制字段中发现路由 ４ Ｆ Ｄ通信。 Ｆ 扩展地址 ， 从而把设备直接成功加人网络中。 子域 ， 如果查找路径子域的 值为 ｏｏ ， ｘ２设备将立即 ２ 网络的创建 ２ ２ ． ３发送和接收数据帧 启用路由发现过程； 否则’ 将 设备 搜索其路由表． 查 Ｚｇ ｅ 设备都具有两个基本功能， ｉ ｅ Ｂ 即加入 网 在 当前相关的网络设备 中可以通过发送帧 找与帧 目 的地址相一致的记录项。如果存在这样 络和离开网络 。而协调器和路 由 器还应提供以下 请求进行。网络层发送的数据帧需要按照网络帧 个记录项且 该记录项的路径状态域为 ａｔ ｅ ｃｖ， ｉ 则 功能参与分配逻辑网络地址雏 护邻近设备列表。 的格式进行构造 ， 并调用 Ｍ Ｃ Ａ 子层数据服务进行 设备可利用 Ｍ Ｐ — Ａ Ａ ｅｕ ｓ原语转发该帧 。 Ｃ Ｓ Ｄ Ｔ ． ｑｅｔ ｒ 首先应创建新网络， 这个建立是由协调器发 发送。构造的网络层帧可以是上层请求发送的新 当转发一个数据帧时， Ｃ Ｓ Ｄ Ｔ ｘｑ ｅ 原语 Ｍ Ｐ — Ａ Ａ ｅ ｕｓ ｔ 动 并 建 立 的 。 在创 建 新 建 的 网络 需 要 使 用 数据帧 ， 也可以 是新的网络层命令帧。 网络层每构 中的 Ｓｃ ｄ ｒ ０ｅ和 Ｄ ｔｄ Ｍ ｄ 参数 值 皆为 ｒ ｄＭ ｄ Ａ ｓ ｄ ｏｅ Ａ ＮＬ — Ｅ ＷＯ Ｋ Ｆ ＲＭ Ｉ Ｎ ｅｕ ｓ原 语 进 造—个新的网络帧 ， ＭＥ Ｎ Ｔ Ｒ — Ｏ ＡＴＯ ｘｑ ｅｔ 其序号就要加 １将加 １ ， 后的 Ｏ ０ ， ｘ ２即使用 １ 位短地址。 ６ 源个域网 Ｓ Ｐ Ｎｄ ｒ Ａ Ｉ 与 ｃ 行初始化。 只有是协调器 、 尚未加入到网络的全功 信号直接插入网络帧由的序号字段位置 。 构造完 目 的个域网 Ｄ ｔＡ Ｉ 都应等于转发设备的 Ｍ Ｃ ｓ Ｎｄ Ｐ Ａ 能设备才能尝试创建—个新网络 。而其它设备要 成后还要按照安全套件进行安全处理。当接收数 个域 网 Ｉ Ｄ属性值 。源 地址参数 为转发设备 的 创建一个新 网络过程 ，Ｌ Ｅ 中止该过程并通 据时， ＮＭ 将 设备就要打开接收机。 每接收到—个数据帧 Ｍ Ｃ Ａ 短地址，目的地址参数则由路 由 中与目的 表 知上层 ， 以表明这是—个非法的请求。 时， 网络帧头的字段就要相应的减 １ 。如果其值为 设备相应的记录项的下一跳地址域决定 “ 如果路 当创建 了新 网络后 ， 需要允许设备加入 网 ０ 则在任何 晴 时， 况下都不在转发该帧， 而是将其 由表中与 目 的地址相应的记录项的路径状态域为 络 。设备加入 网络 的过程是通过 Ｎ Ｍ — Ｅ — 进行其它的处理。 Ｌ ＥＰ Ｒ 查找过程 中 说明 ， 该帧路由 查找已经被初始化” 通 ＭＩ—Ｏ Ｎ Ｎ ．ｑ ｅｔ Ｔ Ｊ Ｉ Ｉ Ｇｒ ｕ ｓ原语来初始化。 ｅ 只有协调器 ３路由的基本算法 常网络中所有的非协调器设备都是协调器的后裔， 或路 由器才能允许其他设备加入网络。如果此过 通 常协调器和路由器应提供支持下列的路 没有设备是终端设备的 后裔 “ 对于路由器来说 当 程发生在终端设备上， Ｎ Ｍ 将中止这个过程。 由操作： 则 Ｌ Ｅ 地址为 Ａ， 纵深为 ｄ ， 时 如果下列逻辑表达式成立， 将 Ｎ Ｍ — Ｅ Ｍ Ｔ Ｊ Ｉ Ｉ Ｇ ｅｕｓ 中 的 Ｐ ｒ Ｌ Ｅ Ｐ Ｒ Ｉ— Ｏ Ｎ Ｎ ｘｑ ｅ ｔ ｅ — 玳 表 匕 层转发数据帧 则地址为 Ｄ的目的设备即为它的—个后代设备： ｍｔ ｕ ｔｎ ｉ ｒ ｉ 参数设置为 ００ 时，将 Ｍ Ｃ ＰＢ的 Ｄ ａｏ ｘ０ Ａ Ｉ 弋 表其它路由器转发数据帧 Ａ＜ Ｄ＜Ａ＋Ｃ ｋｐ ｄ一１ ｓ ｉ（ １ ｃ． 屙ｌ设为 Ｆ Ｌ Ｅ 若此参数设置在 ０Ｏ ～ ｘ 之 生 Ａ Ｓ； ｘ１ Ｏｆ ｅ 为后面数据帧建立路由而参与路由发现 若通过该逻辑表达式确定了 目的设备为 当 间的值， 则将 ｍ ｃ ｓ ｃ ｔ ｎ ｅ ｉ ａＡ ｓ ｉ ｉ Ｐ ｒ ｔ ｏ ａ ｏ ｍ 设为 Ｔ Ｕ Ｒ Ｅ并 ｄ ． 代表终端参与路由发现 前接收设备的后代 ， 则下一跳的ｔ３ Ｏｋ Ｎ为： ＿ ｅ 参与端到端路由修复 Ｎ＝ Ｄ 启动一个定 时器 ， 时满后 ｍ ｃ ｓ ｃ ｔ ｎ ｅ ｉ 计 ａＡ ｓ ｉ ｉ Ｐ ｒ ｔ ｏ ａｏ ｍ 将重新设为 ��
物联网中的无线传感器网络路由优化研究
物联网中的无线传感器网络路由优化研究随着物联网技术的迅猛发展，无线传感器网络在各个领域的应用越来越广泛。
然而，由于无线传感器节点资源有限，以及网络拓扑变化频繁等原因，如何有效地优化无线传感器网络的路由成为一个重要的研究问题。
一、无线传感器网络的特点无线传感器网络由大量的无线传感器节点组成，这些节点分布在特定的区域中。
这些节点能够感知环境中的各种信息，并通过无线通信将这些信息传输到目标地点。
无线传感器网络具有以下几个特点：1. 自组织：无线传感器网络中的节点可以自动地组织成网络，无需人为干预。
节点之间通过无线通信协作完成数据传输任务。
2. 节点资源有限：无线传感器节点通常由电池供电，节点的能量、存储和计算能力都有限。
因此，在设计无线传感器网络路由时，需要考虑到节点资源的限制。
3. 网络拓扑动态变化：无线传感器网络中的节点通常是动态的，网络拓扑通过节点的移动而不断变化。
这对路由算法的设计提出了更高的要求。
二、无线传感器网络路由优化的意义无线传感器网络路由优化的目标是通过合理地选择传输路径，最大限度地节省能量、降低延迟，并保证网络的可靠性和稳定性。
路由优化可以提高网络的性能，延长节点寿命，并提高网络的适应性和扩展性。
三、无线传感器网络中的传统路由协议在无线传感器网络中，常用的传统路由协议有以下几种：1. LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）：这是一种基于分簇的路由协议，将传感器节点划分为若干簇，每个簇由一个簇头节点负责，通过簇头节点将数据传输到基站。
2. AODV（Ad-hoc On Demand Distance Vector）：这是一种基于距离向量的路由协议，通过维护路由表和请求-应答的方式实现数据传输。
3. DSR（Dynamic Source Routing）：这是一种基于源路由的路由协议，数据包中包含完整的传输路径信息，通过多跳方式将数据传输到目标地点。
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 ｒｌ ｓＳｎｏ Ｎ ｔｏｋ 是 由部 署 ＷＳ Ｗｉ ｅ ｅｓｒ ｅ ｒ） ｅｓ ｗ
（ ）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。ＷＳ Ｎ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
ＷＡＮＧ ｕ —ｌ ｎ Ｙ ｏ ｇ
．
Ｌ Ｕ Ｚｈ ｏ—ｗ ｉ Ｙ ＮＧ Ｂｏ Ｚ ＡＮＧ Ｙ ａ Ｉ ａ ｅ Ａ Ｈ ｕ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ａ ｉ ｏ ａ ｏ ｔ ｇ ａ ｇ ｒｔｍｓ ｃ ｎ ｏ ａｉｆ ｈ ｐ ｃｆ ｅ ｔ ｒｓ ｏ ｉ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｓ ｓｒ ｃ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｒｕ ｉ ｌｏ ｉ ｉ ｎ ｈ ａ ｎ ｔ ｓ ｔ ｙ ｔｅ ｓ ｅ ｉ ｃ ｆａｕ ｅ ｆ ｗ ｒ ｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅｗｏｋ ｓ ｉ ｅ
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 、ｄｈ ｃ 无 ａ ｏ 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
基于无线传感器网络的路由技术研究
Ｎ 本 网络 的能 量消耗 ， 长了 网络 寿命。该 数 据 并 完 成 发 送 数 据 到 远 端 基 站 的任 ＷＳ 在 信 息 采 集 和 传 输 中 的 应 用 ， 延
务 ， 样 可 以 大 大 节 省 通 信 的 能 量 。这 这 文 提 出 一 种 基 于 连 通 支 配 集 的 能 量 均
的拓 扑 控 制 可 以提 高 能 量 利 用 效 率 。 为
时 间 ， 在 节 能 方 面 仍 然 存 在 着 一 些 改 节 省 网 络 资 源 ， 少 冗 余 转 发 节 点 成 为 但 减 进 的 空 间 。Ｌ ＡＣ 协 议 中 簇 头 节 点 的 通 信 中 需 要 解 决 的 关键 问 题 。 信 过 程 Ｅ Ｈ 通 能 耗 是 非 常 巨 大 的 ， 先 ， 举 产 生 的 中 最 小 化 参 与 转 发 节 点 数 问 题 与 图 论 首 选 簇 头 必 须 广 播 一 个 能 够 到 达 所 有 节 点 中 求 解 最 小 连 通 支 配 集 问 题 等 价 ， 在 而
随 着 ＷＳ 的 发 展 ， 何 减 小 ＷＳ Ｎ 如 Ｎ
要影 响。 随着 国 内外 ＷＳ 的研 究 进 展 ， 设 计 的 低 功 耗 自适 应 分 簇 路 由协 议 。 Ｎ 其 的 能 量 消 耗 、 延 长 使 用 寿 命 已 经 成 为 许 多路 由 协 议 被 提 了 出来 ， 文 在 分析 基 本 思 想 是 减 少 与 基 站 直 接 通 信 的 节 本
ｅｇ Ｂａａ ｅ Ｒｏ ｔｎ Ｐｒ ｔｃｏ ｂａ ｅ ｒｙ ｌｎｃ ｕ ｉｇ ｏｏ ｌ ｓｄ ｏ Ｃｏ ｎｅ ｔ ｄ Ｄｏ ｉ ｎ Ｓ ｔ ＣＤＳ —Ｅ— ｎ ｎ ｃｅ ｍ ｎａ ｔ ｅ ，
Ｗ ＳＮ
结 构 设 计 的 一 个 重 要 问 题 。 究 表 研 明 采 用 分 簇 结 构 以 及 对 网络 进 行 适 当
无线传感器网络的通信技术
无线传感器网络的通信技术随着物联网技术的发展，无线传感器网络(WSN)正成为越来越重要的技术领域。
无线传感器网络是由大量的无线传感器节点组成的分散式传感系统，可以通过传感器网络将数据从环境中获取和传输到远程位置。
传感器节点具有自主性和智能性，因此，它可以应用于各种复杂的控制和监控环境。
然而，无线传感器网络受到一些挑战，例如能源不足和通信受限。
因此，WSN的无线通信技术也一直是关注的重点。
一、WSN的通信特点与传统的计算机网络相比，无线传感器网络具有明显的差异。
首先，无线传感器网络由大量的传感器节点组成，这些节点在空间上分布广泛，因此节点之间的通信路由也需要实时调整。
其次，传感器节点的能源有限，这意味着节点的功耗非常低，并且需要在不降低通信质量的情况下减少通信次数。
此外，由于在许多应用中传感器节点具有分散性，因此需要通过多跳的方式进行数据传输。
二、常用的无线传感器网络通信技术1. 低功耗无线网络(LoWPAN)低功耗无线网络是指一种专门用于WSN的通信协议，它使用IEEE802.15.4标准定义的物理层和媒体访问控制层，以确保低功耗和低数据速率。
LoWPAN通信协议可以基于IEEE 802.15.4建立一个网络层网络，或者可以独立地建立一个联网层网络。
在此基础上，添加网络组织，网络管理，网络发现等功能。
2. ZigBeeZigBee是一种低功耗、短距离、低速率的通信技术。
它主要用于WSN中，可以支持多个控制节点到多个被控制节点之间的通信。
ZigBee最大的优点是低功耗，因为它使用短暂的组网方式来传输小量数据。
与其他向节点发送内容的无线技术不同，ZigBee不会定期广播数据，这使其更适用于一些低成本的传感器节点。
3. Bluetooth Low Energy (BLE)蓝牙低功耗技术可以在长达几年的传感器生命周期内为传感器节点提供低功耗、长距离的数据传输和协作。
它实现了简单且有效的安全机制，通过128位AES加密数据并使用带有安全主设备的动态令牌生成身份标识。
浅析无线传感器网络及其路由技术
（． ｎｔ ｕｅｏ Ｃｏ ｕｅ ｎ ｎｒｌ Ｇｕｌ ｉｒｉ ｆ ｅ ｔ ｎｃＴｅｈ ｏｏ ｙ Ｇｕｌ ４ ０ ４ Ｃｈｎ ； ． ｕ ａ ｏ ａ Ｔｅｈ ｏｏ ｎ １ Ｉｓ ｔｔ ｆ ｍｐ ｔｒ ｄＣｏ ｔｏ， ｉｎ Ｕｎｅｓ ｙｏ Ｅｌｃｒ ｉ ｃ ｎ ｌｇ ， ｉｎ ５ １ ０ ， ｉａ ２ Ｅｄ ｃｔ ｎ ｌ ｃ ｎ ｌｇ Ｃｅ — ｉ ａ ｉ ｔ ｏ ｉ ｉ ｙ
和管 理 节 点 。 】 感 器 节 点 通 常 散 布 在 被 监测 区域 中 ， 以 通 过 无 传 可 人 飞 行 器 、 箭 等 撒 播 ， 可 以通 过 人 工 布 置 的 方 式 完 成 ， 火 也 自组 织 形 式 构 成 网 络 。 各节 点 收集 数 据 ， 将 数据 通过 多跳 中继 的方 式 路 由 并 至 汇 聚节 点 ，最 终 借 助 长距 离或 临 时 建立 的 Ｓｎ ｉｋ链 路 将 整 个 区域 内 的数 据 传 送 到远 程 中 心进 行 集 中处 理 ， 系结 构 如 图 ２ 体 。
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｉｅｅ ｓＳ ｎ ｏ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ Ｒｏ ｔ ｇ Ｔｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ａ ｙ ｉ ｆＷ ｒ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒＮｅ ｗｏ ｋ ｎ ｕ ｎ ｃ ｎ ｑ ｅ ｉ
Ｗ ＡＮ Ｇ ａ Ｙ ｎ—ｑ ｎ ， ｉ ＰＥＮ Ｇ ａ ２ ＬＩ Ｇ ｎｇ Ｕ Ｙｕ
ｔ ， ｕｌ ｒ ｏｃ ａ ｅ ， ｉｎ ５ １ ０ ， ｈｎ ） ｅ Ｇ ｉｎＡｉ Ｆ ｒｅ ｒ ｉ Ａｃｄ ｍｙ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｕ ｉ ４ ０ ３ Ｃ ｉａ ｌ
Ａｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ：Ｃｏｒｅａ ｖ ｎｏ ｌｄｇ ｆｗ ｉｅｅ ｓｓ ｎｓ ｔ ｒｌｔ ｅ ｋ ｗ ｅ ｅ ｏ ｒ ｌｓ ｅ ｏｒｎｅｗｏｒ ｓｂｒｅ ｙ ｉ ｔｏｄ ｅ ｉ ｋ ｉ ｉ ｆ ｎ ｒ ｕｃ ｄ，ｉ ｌ ｄｉｇ ｈｅ ａ ｃ ｔ ｃｕ ｅ ｈｅ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｎ ｈｅ ａ ｌ ｎｃｕ ｎ ｔ ｒ ｈｉｅ ｔ ｒ ，ｔ ｈａａ ｔｒｓｉｓａ ｄ ｔ ｐ— ｐｉａｉ ｎ ｆｅｄ ．Ａｆｅ ｙ ｅ ｈ ｑ ｓｏｆｗｉｅｅｓｓ ｎ ｏｒｎｅ ｏ ｋ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｌｃ ｔｏ ｌｓ ｔ ｒｋｅ ｔｃ ｎｉｕｅ ｒｌ ｓ ｅ ｓ ｔ ｒ ｒ ｎ ｒ ｄｕｃ ｄ，ｒ ｕｔ ｅ ｈｎ ｑ ｓ ａ ｌ ｚ ｄ ｍｐｈａｉａｌ ｉ ｗ ｅ ｏ ｉ ｔ ｃ ｉ ｕｅ ｉ ｎａｙ ｅ ｅ ｎｇ ｔｃ ｌ ｙ，ａ ｈ ｎ ｔ ｎｄ ｔ ｅ ｈｅ ｐｒ ｂｌｍ ｓａ ｄ ｈ ｌｅ ｇｅ ｏ ｉｎ ｅ ｈ ｑ ｓａ ｅ ｄｓ ｕ ｓｄ． ｏ ｅ ｎ ｃ ａｌｎ ｓｏｆｒ ｕｔ ｇ ｔ ｃ ｎｉｕｅ ｒ ｉｃ ｓｅ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｗｉｅｅｓｓ ｎ ｏｒｎ ｔ ｏｒ ；ｋｅ ｅ ｈ ｑｕ ｓ ｏ ｉ ｇ ｔ ｃ ｉ ｕｅ ｄｓ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｅ ｗ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｉ ｅ ；ｒ ｕｔｎ ｅ ｈｎ ｑ
无线传感器网络路由协议研究与分析
图 １ Ｆｏ ｄｎ ｌｏ ｉｇ的
图 ２ Ｆｏ ｉｇ的 ｌ ｏ ｎ ｄ
消 息“ 内爆 ” 问题
消息“ 叠” 重 问题
２ ２ 低 功 耗 自适 应 聚类 路 由算法 （Ｅ Ｃ ． Ｌ Ａ Ｈ）
Ｌ Ａ Ｈ４ Ｅ Ｃ ＿ 是第 一个在 无 线传 感 器 网络 中提 出
络 路 由协 议 进 行 了详 细 分 析 与 比较 ， 针 对 Ｌ Ａ Ｈ算 法 存 在 的 问题 提 出 了一 种 改 进 方 案 。 并 ＥＣ 关 键 词 ： 线传 感 器 网 络 ； 由 协议 ；Ｅ Ｃ 无 路 ＬＡＨ
中 图 分 类 号 ：Ｎ ２ ．３ Ｔ ９ ５９ 文献标识码 ： Ａ
收 稿 日期 ；０７一Ｏ —２ ２０ ５ ８
的层 次式 路 由协议 ， 算法 随机 选取 簇 头 ， 他各 该 其
作者简介 ： 王琳霖 （９１ ）女 ， １８ 一 ， 辽宁沈 阳人 ， 助工 ， 在读硕士
节 点根 据接 收到 的来 自簇 头 的信号 强度 进行 集群
维普资讯
为 以下 几类 ： 据 网络 的拓扑 结构 ， 为平 面路 由 根 分 协议 和 层次式 路 由协 议 ； 根据 路 由建 立 依 赖 于 数 据 查询 还是 节点 的地 理位 置 可分 为 以数 据 为 中心 的路 由协议 和基 于地 理 位 置 的 路 由协议 ； 据 是 根
否 考虑 对通 信服 务 质量 的要 求可 分为 可靠 路 由协
Ａ ｇ２０ ｕ ．０７ Ｖ １ ４ Ｎ ． ｏ． ｏ４ ２
文章 编 号 ：０７—１８ （０７ ０ ０７ — ４ １０ ３５ ２０ ）４— ０ ９ ０
无线传感器网络中能量感知路由协议研究
无线传感器网络中能量感知路由协议研究无线传感器网络是由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的自组织、多跳的网络系统。
传感器节点具有感知环境的能力，并能将采集到的数据通过网络传输到基站或其他目标节点。
然而，传感器节点的能量是有限的，且无法充电，因此能量管理成为无线传感器网络中的重要研究内容之一。
能量感知路由协议在无线传感器网络中起到了关键作用，通过优化路由路径以降低网络能量消耗，从而延长整个网络的生命周期。
能量感知路由协议的研究旨在解决传感器网络中能量消耗不均衡的问题，提高网络的能量利用率。
其主要目标是通过合理选择传感器节点之间的路由路径，使得网络中各个节点的能量消耗相对均衡，延长网络的寿命。
以下将介绍几种常见的能量感知路由协议。
1. 能量感知最小路径算法（EEMRP）：该算法考虑到节点能量消耗不平衡的问题，根据每个节点消耗的能量大小，选择能量最低的路径作为传感器节点间的通信路径。
通过动态更新每个节点的剩余能量信息，能够有效降低网络的能量消耗。
然而，该算法没有考虑节点之间的传输距离和链路质量等因素，可能导致部分节点能量消耗过快。
2. 能量感知最大剩余能量路径算法（E-resent）：该算法基于节点的剩余能量来选择通信路径，选择节点剩余能量最高的路径进行数据传输。
通过权衡路径的剩余能量和路径长度，能够有效降低网络的能量消耗。
但该算法没有考虑节点之间的链路质量，因此可能选择了高能量剩余路径，但链路质量较差，导致数据传输失败。
3. 能量感知双约束最小剩余能量路径算法（ERLC）：该算法综合考虑节点能量和链路质量，通过设定能量和链路质量的约束条件，选择能够同时满足两个条件的路径进行数据传输。
该算法能够实现能量消耗的均衡，并保证传输的稳定性。
但是，该算法需要计算节点之间的信号强度来评估链路质量，增加了计算复杂度。
4. 能量感知拓扑调整和重构路由协议（ETRR）：该协议通过根据节点的剩余能量水平来调整和重构网络拓扑结构，使得能量消耗在整个网络中更加均衡。
无线传感器网络的现状研究及新路由算法的初探
工程技 术 Ｃ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｓ ｆｗ ｒ ｎ ｐ ｌ ｃ ｔ ｏ ｓ ｏｐ ｔ ｒ Ｃ ｏ ｔ ａ ｅ ａ ｄ Ａ ｐ ｉａ ｉ节点的消耗，但是很明显在一 般节点中选取簇头更容易使整个网络出现坏节点，从而降低效率。 （ 一）与无线网络的区别 其二， 簇头选取本身也占用资源。 无线网络之所要改进完善路由算 传感器网络节点数 目庞大，集成了监测 、控制 以及无线通信 法，是因为资源 的紧缺，而把本身就不多的资源用于频繁的计算 ， 的网络系统，分布密集，因环境 的变化和能量的耗尽易出现故障， 转换簇头节点显然是不明智的。其三，固定簇头的层次鲜明， 算法 节点通常固定不动 。能量 、处理能力 、存储能力、通信能力有限。 易实现，不会出现环路，对后续工作有很大好处。 不同于传统无线网络的高服务质量和高效的带宽的利用，节能是 使用固定簇头也有一定的不足， 考虑到固定簇头的坏处比较明 其 设计 的首要 考虑 因素 。 显的就是一个簇头的算法将使一个区域的数据传输陷入瘫痪， 暂时 （ ）节 点的 限制 二 的应对措施是即使更换簇头， 在不方便更换设备的地方将在开始就 １ 电池 能量有 限； ． 配备一个备用的簇头，当主簇头算坏时可以远程启用备用簇头，算 ２ 通信能力有 限： ． 法选取的簇头只有在一个区域的节点算坏打到一定 比例的时候才 ３ 计算和存储 能力有 限； ． 会出现这样严重的数据丢失，这是固定簇头需要解决的问题 。 （ ）传感器 网络的特点 三 八、新的路由算法评价 １ 大规模 网络 ； ． 虽然这种算法有着其一定的优势 ，但 同时也存在着一定的缺 ２ 自组织 网络 ； ． 陷 ，有 以下几 个 方面 ： ３ 动态 性 网络 ； ． 范围的界定 ，每个簇头分管一定范围，范围交界处的节点应 ４可靠性 网络 ； ． 该发送数据给谁 ， 不处理好这个 问题将造成很高程度的资源浪费。 ５应 用性 相关 的网络 ； ． 汇聚节点和各个簇头 的距离并不一样 ，这可能造成远距离的 ５ 以数据 为 中心 的 网络 。 ． 簇头 比近距离的簇头更早的损坏，设想的解决方案是利用数学计 五 、Ｗ Ｎ的应 用 Ｓ 算，确定一个多跳 的网络，使得各个簇头，尽量传输距离一致。 （ ）军 事上 一 虽然对设想的算法在虚拟环境下尝试进行了多次 反复 的模 其随机分布、 密集型的特点非常适合应用于恶劣的战场环境， 拟 ，但效 果 却不 甚理 想 ，希 望能 在 以后 的研 究过 程 中能够 克服 这 例 如 侦察 敌情 、判 断 生物 化学 攻击 等 。 些不足，使算法的效率得到提高。 （ ）医疗护 理 二 参考 文 献 ： 罗彻斯特大学的科学家使用 Ｗ Ｎ创建智能医疗房间，利用微 Ｓ ［】 １ 于宏 毅 ． 线移 动 自组 织 网［ ． 京 ： 民邮 电 出版 无 Ｍ】北 人 尘来测量居住者的一些指标， 如血压 、 脉搏等 。 英特尔的董事 Ｅ ｉ 社 ．０ ５１ ３ ｒｃ ２ ０ ：１ Ｄ ｓ ｍｎ Ｗ Ｎ ｉｈ ａ 对 Ｓ 在家庭护理技术方面的应用有着广 阔的应用前景。 【】 利 民 ． 线 传 感 器 网络 ［ ． 京 ： 华 大 学 出版 ２孙 无 Ｍ】北 清 社 ．０ ５ｌ ９ １ ３ ２ Ｏ ：３ —４ （ ）环 境的 监测 和保 护 三 ＷＮ随机性的特点为环境问题的研究数据采集提供了很大的便 Ｓ ［】 晓奎， 建平 ．ａｌ 系统的特 点分析 ［ ． ３岳 袁 Ｇ ｌｅ ｉｏ Ｊ 全球 定位 系 ］ ２ ４２ ， ２ ２ 利，并且避免了传统数据收集方式给环境带来的破坏。ＷＮ跟踪候 统 ，００ ，９２：０— ３ Ｓ 鸟和昆虫的迁移， 还可 以应用在精细农业中， 监测土壤的酸碱度等 。 【】 ４顾一 中． 于“ 基 北斗” 导航 系统的无线传感器网络定位算法 （ 四）其 他用 途 研究［ ． Ｊ 山东交通学院学报， ０ ， ，： —１ ］ ２ ６１ ３５ ６ ０ ４ ８ Ｗ Ｎ还广泛应用在其它领域中，如危险的工业环境，工作人 Ｓ 【］ ｖｄ ｓＡ，ａｋ Ｈ，ｄ ａｔｖ Ｂ．ｈ ｉ ｎ ｏ ｓｏ ｅ ５Ａｖ ｉｅ Ｐ ｒ Ｓ ｖ ｓａ ａＭ Ｔ ｅｂｔ ａ ｄ ｆ ｐ ｆｔ ｓ ｌ ｈ ｈｏ ｍ ｔ ａｅ ａ ｎ ｐ ｉ ｔｖ ｏ ｄｅ ｌｃ ｌ ｔｏ ｏ ｌｍ ． ｉ ｉ ｚ ｎ： 员可以利用它实施安全监测等，又如其在交通领域为车辆监控提 Ｎ — ｐ ｕｌ ｌｔｒｔｏ ｒｍ ｉｉ ｅ ｆ ｒｎｏ ｏ ａｉａｉ ｎ ｐｒ ｂ ｅ ｓＩ ｏ ．ｆｔ ｓ Ｉ ， ｒ ｈｏ ｎ Ｗ ｒ ｌｓ ｎｓ Ｎｅｗｏ ｒ 供 了 极大 的帮 助等 等 。虽 然 目前 为止 无线 传感 器技 术 仍处 于初 步 Ｐｒ ｃｏ ｈｅ ＩｔＡＣＭ ｎｔ１Ｗ ｏｋｓ ｐ ｏ ｉｅｅ ｓ Ｓｅ ｏ ｔ ｒ ｋｓ ｎ ｐ ｉ ｔ ｓＡ ｌ ａＡＣＭ ｒ ｓ ，０ ２ １ ２ １ １ ｃ ｏ ｎ ａ Ｐ ｅ ｓ２ ０ 。 １ — ２ 应用阶段， 但其应用价值不容小觑， 而随着相关技术的不断发展， ａ ｄ Ａｐ ｌ ａｉｎ ． ｔ ｔ ： 其应用前景必是一片光明。 【］ ｎ ｙ ｇ ６Ｈｏ ｇ ａ ＣＨＥ Ｋａ ｍ Ｓ＿ ｎ Ｎ， ｏ Ｆ ＺＡＫＩ ｉｇ ， ｎ ＤＥＮＧ ａ ｄ ｎ Ｐ ｎ Ｈｉｇ Ｃｈ ｕ ｇ ｅ ｎ ＳＯ． Ａｎ Ｉ ｐ ｏ ｅ ＤＶ — ｐ Ｌｏ ａｉａｉ ｎ ｍ ｒｖ ｄ Ｈｏ ｃ ｌ ｔｏ Ａｌ ｒｔ ｍ ｗｉ ｚ ｇｏ ｉ ｈ ｈ ｔ 六、Ｗ Ｎ大量投 入 使用 前面 临 的问 题 Ｓ （ ） 网络 内通 信 问题 一 Ｒｅ ｕ ｅ ｄ ｅ ｏ ａ ｏ ｒｒ ｏ ｉ ｌＳ Ｓ ｎ ｏ Ｎｅｗｏｋ ［］ ｄ ｃ ｄ Ｎｏ ｌｃ ｔ ｎ Ｅｒｏ ｆｒ Ｗ ｒ ｅＳ ｅ ｓｒ ｉ ｅ ｔ ｒ ｓＪ． ｍｍ ｎａ ａ ｉｎ ｎ ｍ ｔｒＳｃｅ ｅ ，０ ， ２ ２ ２ ６ 如何进行安全有效的通信是一个有待探讨的问题，ＷＮ 的正 Ｃｏ ｕ ｃ ｔｏ ｓａ ｄ Ｃｏ ｐｕｅ ｉｎｃ ｓ２ ０８８：２３ — ２３ Ｓ 常通信中，信号可能会被其它 电子信号或其它障碍物干扰，因而 ［］ ｃ ｌｓｕＤ．ｏ ｉｏ ｉｇｉ ｏ ｅ ｓｒｎ ｔ ｒｋ ［ ． Ｅ ７Ｎｉｕｅｃ Ｐ ｓｔ ｎｎ Ａｄｈ ｃｓｎ ｏ ｅｗｏ ｓＣ］ＥＥ ｉ ｎ Ｉ ｔ ｒ ２０ ４， ８， ２ ２９ 受到影响 。成本问题。在一个无线传感器网络里面 ，需要使用数 Ｎｅ ｗｏｋ， ０ １ ４：４— 量庞大的微型传感器 ，这样的话成本会制约其发展。 【］ｈ ａ ｇ Ｔａ ， ｎ ｎ Ｚ ａ ｇＸｉｇ ｏ ８ Ｓ ｕ ｉｎＸｉｍｉ ｇ ｈ ｎ ， ｎ ｕ Ｗａ ｇＰ ｎ Ｓ ｎ ｎ ｎ ，ｅ ｇ ｕ ， Ｈａｙａ ｇ Ｚｈ ｎｇＡ ｅｅ ｔｖｅＡｎｃ ｒＮ ｏ ｅＬｏ ａｉａ ｏ ｇｏ ｉ ｍ ｏ ｉ ｎ ａ ． ｓ ｌｃ ｉ ｈｏ ｄ ｃ ｌｚ ｔ ｎ Ａ ｉ ｌ ｒｔ ｆ ｒ ｈ （ ）成本 问题 二 数量巨大的传感器， 需要花费的成本是一个值得思考的问题。 Ｗｉｅｅｓ Ｓ ｎ ｏ Ｎｅｗｏｋ ［ ． Ｅ Ｃｏ ｖｒ ｅ ｃ Ｉｆｒ ｔ ｎ ｒ ｌｓ ｅ ｓｒ ｔ ｒｓＣ］ ｍＥ ｎ ｅｇｎ ｅ ｎ ｏｍａ ｏ ｉ Ｔｅ ｈ ｏｌｇ ２０ ７ ｃ ｎ ｏ ｙ， ０ （ ）系统 能量 供 应 问题 三 为传感器结点提供能量的方式 以及如何充分有效的利用这些 ［］ ｏ ｎ Ｌ ｇ ｎ ｏｎＮ ｅ ｅ ｊ ｓ ｉ ｒ ｕｅ ｏ ａ ｚ ｔ ｎ ｉ ９Ｋ ｅ ａ ｅｄ ｅ ， ｉｌ Ｒ ｉ ｅ ． ｓ ｉ ｔ ｌｃ ｌ ａ ｏ ｎ ｓ ｒ Ｄ ｔｂ ｄ ｉ ｉ ｎ ｒ ｅｓ ｅ ｓ ｒ． ｅｗｏｋ ： ｕ ｎ ｔｔ ｅ ｏ ａｉ ｎ Ｊ． ｅ ａ ｉ ｉ ｓ Ｃｏ ｕｅ 能量是科研人员面临的另一个难题。 目前主要的解决方案是：使 ｗｉ ｌｓ ｓｎ ｏ ｎ ｔ ｒ ｓ ｑ ａ ｔ ａ ｖ ｃ ｍｐ ｒ ｏ ［］ ｍｐ ｔｒ 用 高 能 电池 ；ＷＮ 自我 能量 收集 ；电池无 线 充 电；降低 传感 功 率 。 Ｎｅｗ ｏｋｓ２ ０３４３４ — ８ Ｓ ｔ ｒ ， ０ ， ：９９ ５１ （ 四）无线传感器网络结构 【］ １ 周四清， ０ 陈悦标 ．无线传感器网络Ａ Ｉ定位算法及其改进 ＰＴ 要建立高效的 ＷＮ结构， Ｓ 其网络结构是组织无线传感器的成网 ｆ ． 通信 学报 ，０ ９３ ，：７８ Ｊ ］ ２ ０ ，５ ８ ．９ ７ 技术 ， 合理的网络结构可以最大限度的利用资源。其中有待解决的 ［１马祖 长， １】 孙怡 宁， 梅涛 ． 无线传 感 器网络 综述［ ． Ｊ 通信 学 ］ 问题包括网络安全协议以及大规模网络中的节点移动管理等。 报 ，０ ４２ ，１１ ４ １ ０ ２ ０ ，５ １ ：１ —２ 七 、新 的路 由算 法 【２ Ｄｏ ｅｔ ＬＰ ｔ ＫＳ ， ａ ｕ Ｌ Ｃｏ ｖ ｘ ｐ ｓｔ ｎ １］ ｈｒ ｙ ，ｉ ｅ ｓｒ Ｊ Ｇｈ ｏ ｉ Ｅ． ｎ ｅ ｏ
无线传感器网络路由协议的研究毕业论文
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。
无线传感器网络QoS路由技术研究进展
第28卷湖北师范学院学报(自然科学版)Vol 128第3期Journa l of Hube i Nor m al University (Na t ural Science)No 13,2008无线传感器网络QoS 路由技术研究进展董武世(湖北师范学院计算机科学与技术学院,湖北黄石 435002)摘要:无线传感器网络具有与传统网络不同的特点,传统的QoS 路由技术不能有效地用于无线传感器网络.介绍了无线传感器网络的概念,分析了其特点和实施QoS 路由技术的难点,对主要的QoS 路由协议工作原理进行了叙述,并总结了无线传感器网络QoS 路由技术未来的研究策略和发展趋势.关键词:无线传感器网络;QoS;路由协议中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:100922714(2008)03200082060 引言 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,人们研制出了各种具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器.由许多微型传感器构成的无线传感器网络(wireless sen 2sor net wor ks,W S N )引起了人们的极大关注[1～3].W S N 综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作实时监测、感知、采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽准确的信息,传送到需要这些信息的用户.W S N 具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多重要领域都有潜在的实用价值,被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一.无线传感器网络的广泛使用是网络技术发展的必然趋势,将为人类社会带来极大的变革.W S N 已成为国际竞争的焦点和制高点,引起了学术界和工业界的广泛关注.美国自然科学基金委员会2003年制定了传感器网络研究计划,投资3400万美元,支持相关基础理论的研究;美国国防部和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视,强调战场情报的感知能力、信息的综合能力和信息的利用能力,把传感器网络作为一个重要研究领域,设立了一系列军事传感器网络研究项目;美国英特尔公司、微软公司等企业也开始了传感器网络方面的工作,纷纷设立或启动相应的行动计划;日本、英国、意大利、巴西等国家也对传感器网络表现出了极大的兴趣,纷纷展开该领域的研究工作[3].我国也十分重视无线传感器网络的研究,“中国未来20年技术预见研究”提出的157个技术课题中有7项直接涉及无线传感器网络;2006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》为信息技术确定了3个前沿方向,其中两个与无线传感器网络研究直接相关;国家自然科学基金委员会已经在该领域设立了多个重点项目和面上项目[3].目前无线传感器网络的研究工作主要集中在网络技术和通信协议方面,而服务质量(Quality of Service,QoS )是W S N 是否实用和可用性的关键,所以无线传感器网络QoS 管理的理论和技术是一个重要的研究领域.本文从无线传感器网络的特点出发,综述了其QoS 路由技术研究的进展。
无线传感器网络安全路由问题研究
２ 无线传感器 网络路由协议 的设计 目标
无 线传 感 器 网络 节 点 的构 成与 应 用均 有 别 于其 他 的网络 ，因此 其路 由协 议应 满足 以 下几个 方 面 的
要求 ：
络层 攻 击分 成 以下 几类 ：虚假 路 由信 息 ；选 择 性转 发 ；污 水 池攻 击 ；女 巫攻 击 ；蠕 虫攻 击 ；ｈｅ ｌ ｌｏ泛
节 点产 生的分 组 ，但 是仍 然可 靠转 发其 余流 量分 组 ，
（） 扩 展性 。不 同 的应 用 所 需节 点 数 量 不 同 ， ４可
网络 规 模也 不 同 ，路 由设 计 应易 于扩 展 ，以便 适应
不 同应用 规模 的需求 。
（） ５ 低延 时性 。不 同 的应用对 时延 有不 同的要求 ，
难施 行 这种 攻 击 。例 如 ，如 果 网络 中每 个 相邻 节 点
对 使 用 惟 一 的 密钥 初 始 化 跳 频 通 信 或 者 扩 频通 信 ， 那么 攻 击 者要 施 行这 种攻 击 极其 困难 。 因此 ，攻击 者很 可 能 沿着 抗攻 击 能 力最 弱 的路径 ，并且 尽 量包 含 自身 的数据 流实 际传 输路 径进 行选 择性 转 发攻击 。
方案。
关键字 ：无线传感 器网络 ；路 由；路 由协议
Ｓｅ ｕ ｅ Ｒｏ ｔｎ ｆ ｒ ｃ ｒ ｕ ｉ ｇ ｏ Ｗ ｉｅ ｅ ｓ ｒ ｌ ｓ Ｓｅ ｓ ｒ ｎ ｏ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｒ ｓ ｓ ａｃ
Ｌ Ｚ ｅ －ｓ ａ Ｉ ｈｎ ｈｎ
（ｕｎｘ Ａｍｋ ｔ ｔｅｃｄ ｓ？ｔ ｏ ｏ ／ ｎ Ｌ ｗ ｌ ｎ＃ ．ｕｎｘ Ｊ ｏ４ ｃｉ） Ｇａ ／ ｄ ／ ｒ ／ ￣ｒ Ｉｔｕ ｆＰｌＤ ａｄ ａ ，ｉ ｎｋ Ｏａｇ／５ ｏ２ ｈａ ｇ ｉ ａｖ ｓ ｅｎ ／ ｅ ｉｓ ｔ ｌｌ ａ ｎ
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。
无线传感器网络路由技术研究与应用
可以涵盖各种规模的静态与移动网络 ；②层次路
由简单 ， 对成 员 节 点 的功能 要求 低 ， 需要 维 护复 不
节 点选择 算 法 ， 加 了路 由算法 的开 销 。 增
针 对 聚首节 点 的 问题 ．现有 的解决 方 法更 依
构依赖 于路 由算法 ，使得 这 些 网络 的 网络结 构 也 不尽 相 同 ． 限制 传感 器 网络 的应 用范 围 。 为 了扩大 传感 器 网络 的应 用 ，实 现 传感 器 网
杂 的路 由信 息 ，大大减 少 了 网络 中路 由控 制信 息
・
６ ・ ２
电 力 系 伤 ｃ 诘 童
基本 不变 （ 除节 点死 亡 ） 。 最后 是对 聚 首节 点 的要求 。由 于聚首 节点 要
由于涉 及能 量方 面 的计 算 ．可采 用 第一 顺 序 无 线 电模 型的能 量 消耗 计算 公式 ：
Ｅ ｅｇ ａｉｇ Ｒ ｕｉｇ ａｇｒ ｈ Ｓ Ｅ Ｒ） ｎｒｅ Ｓ ｖ ｏ ｔ ｌｏｉ ｍ，Ｃ Ｓ 。 ｎ ｎ ｔ
１ 基 于 聚 类 的 网 络 结 构
目前 ．无 线传 感 器 网络路 由协议 研 究 主要集
的优点 ，使 得传 感 器 网络 可 以应 用 于 多种 应用 环
境 ， 出基 于 聚类 的网络结 构 。 提 首 先是 聚首 节 点 的位 置 。针对 具体 应 用 区域
．６１ ．
无 线传 感器 网络 路 由技 术 研 究 与 应 用
叶 勋 ． 庆 程 林
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网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾无线传感器网络通信与路由研究肖军，李科，王建华（西北核技术研究所，陕西西安７１００２４）摘要：随着无线通信和数字电子技术的发展，由低成本、低功耗、多功能的无线传感器节点组成的无线传感网络得到迅速发展。
无线传感网络是由很多无线传感器节点密集分布组成的，它具有以下特性：各传感器节点位置随机分布，具有自组织特性；各节点共同协作完成数据收集、路由任务，具有很好的协作特性。
无线传感网络的这些特性使得它在医疗、环境监测、军事和智能家庭等领域有了广泛的应用。
本文从介绍无线传感器网络的发展入手，分析了无线传感器的网络结构，节点结构，节点的限制，网络特点，在此基础上继续分析了无线传感器网络的路由协议以及现有的路由协议分类。
关键词：无线传感器；路由；节点；协议中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）１８－２１６２１－０３ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＲｏｕｔｅｏｆＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋＸＩＡＯＪｕｎ，ＬＩＫｅ，ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｈｕａ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ７１００２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｃｅｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏ－ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｉｔｂｅｃｏｍｅｓｐｏｓｓｉｂｌｅｆｏｒｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｌｏｗ－ｃｏｓｔ，ｌｏｗ－ｐｏｗｅｒ，ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅｓｔｏｂｕｉｌｄｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｔｈｅｓｅｎｏｄｅｓｈａｖｅｍａｎｙｓｐｅｃｉｆｉｃｆｅａｔｕｒｅｓ：ｄｅｎｓｅｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｉｎｗｏｒｋｉｎｇｆｉｅｌｄｗｉｔｈｒａｎｄｏｍｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙ；ａｄａｐｔｉｖｅｌｙｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｎｇｗｉｔｈｏｔｈｅｒｎｏｄｅｓｆｏｒｄａｔａｒｏｕｔｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．ＡｌｌｔｈｅｓｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｅｎａｂｌｅｂｒｏａｄｕｓｅｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆＨｅａｌｔｈ－ｃａｒｅ，ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＭｏｎ－ｉｔｏｒｉｎｇ，ＭｉｌｉｔａｒｙａｎｄＳｍａｒｔＨｏｍｅ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｏｂｔａｉｎｓｆｒｏｍｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄｓｔｕｄｙｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｎａｎａｌｙｓｅｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｎｅｔｎｏｔｅａｎｄｔｈｅｌｉｍｉｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｔｎｏｔｅ；ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｙｔｈｅｒｏｕｔｅｒｐｒｏｔｏｃｏｌｏｆｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒ；ｒｏｕｔｅ；ｎｏｄｅ；ｐｒｏｔｏｃｏｌ近年来随着微电子技术、传感器技术及通信技术的发展，无线传感器网络技术发展迅猛［１］，进展很快。
无线传感器网络是由一组传感器节点通过无线连接构成的无线网络，它布置大量微型的智能传感器节点，通过节点的协同工作来采集和处理网络覆盖区域中的目标信息。
无线传感器网络无论是在国家安全，还是国民经济等方面均有着广泛的应用前景。
未来，传感器网络将向天、空、海、陆、地下一体化综合传感器网络的方向发展，最终将成为现实世界和数字世界的接口，深入到人们生活的各个层面，像互联网一样改变人们的生活方式。
可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命，是２１世纪最重要的技术之一。
本文主要有武定县传感器网络的特点入手，着重介绍传感器的网络机构，节点的布置结构及其限制条件，以及对应此结构的路由协议的介绍。
１无线传感器网络的特点无线传感器网络是一种新兴技术，它是将传感器技术，通信技术以及网络技术结合的产物，相较于传统的网络以及传感器，它具有突出的特点：（１）大规模网络［２］为了获取精确信息，在监测区域通常部属大量传感器节点，传感器节点数量可能达到上万个，甚至更多。
传感器网络的大规模包含两个含义：一是分布的地理区域大，如一片森林；二是节点分布密集，在一个面积不大的空间内可能有大量的节点。
（２）自组织网络布置传感器节点时，节点的位置通常不能预先精确设定，节点之间的邻居关系也不能预先知道。
这样就要求传感器节点有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成多跳无线网络。
（３）动态性网络传感器网络的拓扑结构可能由于如下原因而改变：①环境因素和电能耗尽造成节点出现故障或失效；②环境条件变化造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时续；③传感器节点、感知对象、观察者可能都具有移动性；④新节点的加入。
因此，在设计传感器网络时，就要求考虑网络具有能适应这种变化的能力。
（４）可靠的网络收稿日期：２００８－０４－１０作者简介：肖军（１９７６－），陕西洛南人，工程师，计算机与软件开发；李科（１９８３－），湖北天门人，助理工程师，计算机与软件开发；王建华（１９６４－），江西定南人，高级工程师，机电工程。
１６２１网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾传感器网络通常部属在恶劣的环境下，或者人类不宜到达的区域。
这就要求节点比较坚固，能适应各种恶劣环境条件。
另外由于不能进行人工维护，网络的通信保密性和安全性也十分重要。
（５）应用相关的网络不同的应用背景对传感器网络的要求不同，其硬件平台、软件系统和网络协议也存在很大的差异。
所以传感器网络不能像Ｉｎ－ｔｅｒｎｅｔ一样有统一的通信协议平台。
开发传感器网络的应用时，要注意传感器网络的差异。
只有让系统更贴近应用，才能做出更高效的应用。
（６）以数据为中心的网络传感器网络是任务型的网络，脱离网络谈节点没有任何意义。
用户使用传感器网络查询事件时，直接将事件告知网络，而不是告知某个节点。
网络获得事件的信息后汇报给用户。
这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近自然语言交流的习惯。
所以传感器网络是一个以数据为中心的网络。
２无线传感器的网络结构基于以上介绍的无线传感器网络的特点，一般传感器网络结构如图１，它通常包括传感器节点（ｓｅｎｓｏｒｎｏｄｅ）、汇聚节点（ｓｉｎｋｎｏｄｅ）和管理节点。
大量传感器节点随机部属在监测区域（ｓｅｎｓｏｒｆｉｅｌｄ）内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。
传感器节点监测的数据沿着其它传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。
用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务和收集监测数据［３］。
传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱，通过携带能量有限的电池供电。
从网络功能上看，每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能，除了进行本地信息收集和数据处理外，还要对其它节点转发来的数据进行存储、管理和融合等处理，同时与其它节点协作完成一些特定的任务。
图１无线传感器网络的结构汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强，它连接传感器网络与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集的数据转发到外部网络上。
汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点，也可以是没有功能仅带有无线通信接口的特殊网关设备。
３无线传感器节点结构传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，如图２所示。
传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换；处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其它节点发来的数据；无线通信模块负责与其它传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池，具体的节点的机构如图２。
基于以上介绍的传感器网络节点的结构特性和功能特性，这样就存在一些对传感器的设计的限制条件（１）电源能量有限：传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。
而且传感器所分布的区域通常是人迹罕至的，所以通过更换电池的方式补充能量是不可能的。
图２传感器节点的结构（２）通信能力有限：无线通信的能量消耗与通信距离的关系［１］为：１６２２电脑知识与技术网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾Ｅ＝ｋ・ｄａ其中参数ａ满足关系２＜ａ＜４。
ａ的取值与很多因素有关。
如传感器节点部属在地面，干扰物多干扰大，ａ的取值就大。
考虑诸多因素，通常取ａ为３，即通信能耗与距离的三次方成正比。
这样随着通信距离的增加，能耗就会急剧增加。
所以在满足通信连通的情况下尽量减少单跳通信距离。
一般情况下，传感器节点的无线通信半径在１００米以内比较合适。
（３）计算和存储能力有限［４］：传感器节点是一种微型嵌入式设备，价格低功耗小，所以其处理器能力比较弱，存储容量比较小。
４无线传感器网络的路由协议的特点在无线传感器网络中，路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，它主要包括两个方面的功能：寻找源节点和目的节点间的优化路径，将数据分组沿着优化路径正确转发。
Ａｄｈｏｃ、无线局域网等传统无线网络的首要目标是提供高服务质量和公平高效地利用网络带宽，这些网络路由协议的主要任务是寻找源节点到目的节点间通信延迟小的路径，同时提高整个网络的利用率，避免产生通信拥塞并均衡网络流量等，而能量消耗问题不是这类网络考虑的重点。
在无线传感器网络中，节点能量有限且一般没有能量补充，因此路由协议需要高效利用能量，同时传感器网络节点数目往往很大，节点只能获取局部拓扑结构信息，路由协议要能在局部网络信息的基础上选择合适的路径传输［１４］。
传感器网络具有很强的应用相关性，不同应用中的路由协议可能差别很大，没有一个通用的路由协议。
此外，传感器网络的路由机制还经常与数据融合技术联系在一起，通过减少通信量而节省能量。
因此，传统无线网络的路由协议不适应于无线传感器网络。
与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以下特点：（１）能量优先：传统路由协议在选择最优路径时，很少考虑节点的能量消耗问题。
而无线传感器网络中节点的能量有限，延长整个网络的生存期成为传感器网络路由协议设计的重要目标，因此需要考虑节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。
（２）基于局部拓扑信息：无线传感器网络为了节省通信能量，通常采用多跳的通信模式，而节点有限的存储资源和计算资源，使得节点不能存储大量的路由信息，不能进行太复杂的路由计算。