wsn路由协议的分类
wsn路由协议的分类
WSN（无线传感器网络）是由大量低功耗的无线传感器节点组成的网络，用于感知、采集和传输环境信息。WSN路由协议是指在无线传感器网络中，节点之间进行通信和数据传输时所采用的路由方式和协议。根据不同的路由方式和协议特点，WSN路由协议可以分为以下几类。
一、平面型路由协议
平面型路由协议主要是将网络拓扑结构抽象为二维平面，将节点部署在平面上，通过节点之间的位置关系来确定路由路径。常见的平面型路由协议有以下几种。
1. GPSR（Greedy Perimeter Stateless Routing）：该协议通过节点的位置信息来进行数据包的路由选择，利用局部贪心算法选择下一跳节点，具有低能耗和高可靠性的优点。
2. GAF（Geographic Adaptive Fidelity）：该协议根据节点的位置信息，动态调整节点的通信范围，从而实现网络中节点的负载均衡和能量均衡。
3. LAR（Location-Aided Routing）：该协议通过节点的位置信息来进行数据包的路由选择，利用洪泛和反向路径设置机制来提高路由的效率和可靠性。
二、层次型路由协议
层次型路由协议是将网络划分为不同的层次结构，每个层次有不同的路由策略和协议。常见的层次型路由协议有以下几种。
1. LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）：该协议将网络节点划分为不同的簇，每个簇有一个簇头节点负责数据的聚集和转发，通过簇头节点和基站之间的通信来实现数据的传输。
2. TEEN（Threshold-sensitive Energy Efficient Sensor Network）：该协议将网络节点划分为不同的阈值范围，节点根据自身能量水平选择合适的阈值范围进行数据的传输和路由选择。
3. MTE（Multicast Tree-based Energy）：该协议通过构建多播树的方式进行数据传输，通过选择合适的多播树结构来实现能量的节约和路由的优化。
三、基于拓扑的路由协议
基于拓扑的路由协议是根据网络的拓扑结构来进行路由选择和数据传输。常见的基于拓扑的路由协议有以下几种。
1. AODV（Ad hoc On-demand Distance Vector）：该协议通过节点之间的距离和链路状况来建立和维护路由表，实现路由的发现和数据的传输。
2. DSR（Dynamic Source Routing）：该协议通过源节点动态地构建路由路径，并将路由路径信息放置在数据包的头部，实现数据的传
输和路由的选择。
3. OLSR（Optimized Link State Routing）：该协议通过节点之间的链路状态信息来建立和维护路由表，实现路由的优化和数据的传输。
四、基于跳数的路由协议
基于跳数的路由协议是根据数据包经过的跳数来选择路由路径，并通过控制跳数来实现路由的优化和数据的传输。常见的基于跳数的路由协议有以下几种。
1. DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）：该协议通过目的节点的序列号和距离信息来选择路由路径，实现数据的传输和路由的选择。
2. FSR（Flooding-based Source Routing）：该协议通过洪泛的方式将数据包传输到目的节点，通过源节点指定的路由路径来实现数据的传输和路由的选择。
3. SPIN（Sensor Protocols for Information via Negotiation）：该协议通过节点之间的协商和交互来建立和维护路由路径，实现数据的传输和路由的选择。
总结起来，WSN路由协议可以根据不同的特点和路由方式进行分类，包括平面型路由协议、层次型路由协议、基于拓扑的路由协议和基
于跳数的路由协议。这些协议在无线传感器网络中起着重要的作用，能够实现数据的传输、路由的选择和网络的优化。在实际应用中，需要根据具体的场景和需求选择合适的路由协议，以提高网络的性能和可靠性。
无线传感器网络中的自组网路由协议研究
无线传感器网络中的自组网路由协议研究 一、介绍 近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）得到了广泛的应用。WSN系统由大量的传感器节点组成，这些节点可以自主地对周围环境的变化进行监测，收集数据，然后将数据传输到基站进行处理和分析。无线传感器网络的最大特点就是其自组织性，不需要预置网络拓扑，节点可以根据需要自主选择其他节点作为自己的邻居，构成一张无线传感器网络图。 无线传感器网络的主要问题是如何进行路由选择，将数据包从传感器节点传输到基站。路由协议是无线传感器网络中最为关键的问题之一。在WSN中，自组网路由协议是实现自组织网络通信的关键技术。本文将重点对无线传感器网络中的自组网路由协议进行研究。 二、自组网路由协议分类 无线传感器网络中的自组网路由协议主要分为以下几类： 1. 分层路由协议 分层路由协议是一种基于分层结构的路由协议。该协议将网络分为不同的层次，在每个层次中使用不同的路由协议解决不同的问题。这种协议不仅可以降低网络负载，还可以简化路由协议的设计。
2. 扁平路由协议 扁平路由协议是一种无层次结构的路由协议。这种路由协议简 单易用，但是网络拓扑较为简单，节点数目较少的情况下才适用。 3. 层次式路由协议 层次式路由协议是一种基于分层的路由协议，但是相比于分层 路由协议，该协议更为灵活，可以根据实际情况动态调整协议。 4. 地理路由协议 地理路由协议是一种基于节点位置的路由协议。该协议基于节 点的物理位置信息来进行路由选择，具有较好的可扩展性和鲁棒性，但是需要节点能够获得节点的位置信息。 三、自组网路由协议综述 无线传感器网络中的自组网路由协议经历了从基本的分散式路 由到更加复杂的协议的发展。在传感器网络中，路由协议设计的 目标主要是最小化能源消耗、最大化网络生命周期、最大限度地 提高网络吞吐量和稳定性等等。 1. LEACH LEACH是一种基于分簇的路由协议。该协议将传感器节点划 分为多个簇，每个簇由一个簇头控制。簇头负责收集簇内节点的 数据，并将数据传输到基站。该协议将传感器节点的状态分为2
深入解析无线传感器网络中的网络协议栈
深入解析无线传感器网络中的网络协议栈 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布在空间 中的无线传感器节点组成的网络系统。这些节点可以感知环境中的各种物理量，并将其通过无线通信传输给中心节点进行处理和分析。在WSN中，网络协议栈起着 至关重要的作用，它负责管理和协调节点之间的通信，保证数据的可靠传输和网络的高效运行。 一、物理层 物理层是WSN网络协议栈的最底层，主要负责将数字信号转换为模拟信号并 进行无线传输。在物理层中，常用的调制技术有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交频分多址（OFDM）等。此外，物理层还需要考虑能量消耗的问题，因为无线传感器节点通常由电池供电，能量是非常有限的资源。 二、链路层 链路层位于网络协议栈的第二层，主要负责节点之间的数据帧传输。在WSN 中，由于节点之间的通信距离较近，链路层通常采用低功耗的无线通信技术，如低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，BLE）和Zigbee等。链路层还需要解决无线信 道的共享和冲突问题，以保证数据的可靠传输。 三、网络层 网络层是WSN网络协议栈的第三层，主要负责节点之间的寻址和路由。在WSN中，网络层需要解决节点拓扑结构的建立和维护问题，以及数据包的转发和 路由选择问题。为了降低能量消耗，网络层通常采用分层路由协议，将网络划分为多个层次，每个层次的节点负责转发和处理相应的数据。 四、传输层
传输层位于网络协议栈的第四层，主要负责节点之间的可靠数据传输。在WSN中，由于节点之间的通信距离较近，传输层通常采用无连接的传输协议，如用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。传输层还需要解决数据包的分段和重组问题，以保证数据的完整性和可靠性。 五、应用层 应用层是WSN网络协议栈的最顶层，主要负责节点之间的应用数据交互。在WSN中，应用层需要根据具体的应用需求设计相应的协议和算法，以实现对环境中各种物理量的感知和监测。应用层还需要考虑数据的处理和存储问题，以及与用户的交互和界面设计。 在WSN中，网络协议栈的设计和优化是一个复杂而关键的问题。首先，由于无线传感器节点的资源受限，网络协议栈需要具有高效的能量管理和优化策略，以延长节点的寿命。其次，由于网络拓扑结构的不确定性和动态性，网络协议栈需要具有自适应和鲁棒的特性，以适应不同环境和应用场景的需求。最后，由于网络中可能存在的攻击和安全威胁，网络协议栈需要具有一定的安全机制和防护策略，以保护节点和数据的安全。 总之，无线传感器网络中的网络协议栈是实现节点之间通信和数据传输的关键技术。它不仅需要考虑节点的能量消耗和通信质量，还需要解决节点拓扑结构和数据处理的问题。未来，随着无线传感器网络的进一步发展和应用，网络协议栈的设计和优化将面临更多的挑战和机遇，需要不断探索和创新。
WSN协议分类
WSN的路由协议分类 2011年11月07日14:03 来源：本站整理作者：秩名我要评论(0) 目前国内外科研人员已设计了多种面向WSN的路由协议，将其分为四类：以数据为中心的、分层次的、基于位置的、基于数据流模型和服务质量（QoS）要求的。 （1）以数据为中心的路由协议 此类路由协议是基于查询和目标数据命名之上的，通过数据融合减少冗余的数据传输。 ①Flooding协议和Gossiping协议：这是两个最经典和简单的传统网络路由协议，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（implosiON），节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据；交叠（overlap），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（resource blindness），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。 ②SPIN协议：SPIN（sensor protocols for inf°rmatlon vla negotiation）协议节点利用三种消息进行通信：数据描述ADV、数据请求REQ和数据DATA。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，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，然后将DATA消息发送到请求节点。该协议的优点是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 协议和Gossiping协议
传感器网络复习
4.无线传感器网络的路由协议有哪些类型路由协议的设计要求 由协议主要分为四类；基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量路由协议。现有的无线传感器网络路由协议设计以节能、延长网路生命周期为主要目的。 1）QOS路由；目前传感器网络路由协议的研究重点主要集中在能量效率上，而在未来的研究中可能还需要解决由视频和成像传感器以及实时应用引起的QOS问题。 2）支持移动性:目前的WSNS路由协议对网络的拓扑感知能力和移动性的支持比较差，如何在控制协议开销的前提下，支持快速拓扑感知是一个重要挑战。 3）安全路由：由于WSNS的固有特性，其路由协议极易受到安全威胁，是网络攻击的主要目标，设计简单、有效、适用于WSNS的安全机制是今后努力的方向。
4）有效功能：WSNS中数据通信最为耗能，今后尽量通过使用数据融合技术、数据传输中采用过滤机制来减少通信量，并通过让各节点平均消耗的能量来保持通信量的负载均衡。 5）容错性；由于WSNS节点容易发生故障，应尽量利用节点易获得的网络信息计算路由，以确保在路由出现故障时能够尽快得到恢复，可采用多路径传输来提高数据传输的可靠性。 5、无线传感器网络的路由协议具有哪些特点 1）能量优先，（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关 6. 什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么 数据融合是一种多源信息处理技术，它通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判决。在传感器网络中的作用在于；节省整个网络的能量，增强所收集数据的准确性，提高数据收集效率。 第一章： 1.无线传感网与自组织网络的主要异同点有哪些 答：无线传感网是自组织网路的一种典型应用，虽然具有移动自组织特征，但与传统的移动自组织网络相比，又有不同之处，主要区别有以下几点： 1）无线传感网以数据为中心； 2）在通信方式方面，无线传感网节点主要使用广播通信，而别自组织网络节点采用点对点通信； 3）在网络节点的处理能力方面，自组织网络的处理能力较强，而无线传感网节点的处理能力、计算能力和存储能力都有限； 4）在网络节点规模方面，无线传感网包含的节点数量比自组织网络高几个数量级； 5）由于无线传感网节点数量的原因，其节点没有统一的标示。 2.简述无线传感网发展历史的阶段划分和各阶段的技术特点 答：第一阶段：传统的传感器系统，其特征在于；传感器节点只产生探测数据流，没有计算能力，并且相互之间不能通行。 第二阶段；无线传感网节点集成化，其特征在于；主要在军事领域展开，并成为网络中心战体系中的关键技术。 第三阶段；多跳自组网，其特征在于：网络传输自组织、节点设计低功耗。
WSN中路由协议
WSN中的路由协议 主讲：彭菊萍 组员：马小龙、任海英、王玉龙 班级：兰州大学2008级计算机技术班PPT构成 1、WSN的体系结构 2、路由协议的定义 3、WSN的特点及对路由设计的影响 4、路由协议的关键问题分析 5、路由协议的分类 6、典型路由协议 一、WSN的体系结构 Node有四个基本组件构成 sensing unit processing unit Transceiver unit power unit 可能有的取决于应用程序需要的组件 location finding system：许多路由技术和传感任务需要精确获悉节点位置power generator：在特定状况下需要提供长时间的电源支持
Mobilizer：需要移动节点到另一个地方执行指定的任务 The sensor networks protocol stack physical layer 实现简单、强壮的数据调制，发送、接收 MAC层 考虑节点的通信环境噪声和节点的移动，且需要降低能量消耗，最小化和邻居节点的广播冲突.负责数据成帧，帧检测，媒体访问控制和差错控制 network layer 路由生成和路由选择 transport layer 数据流传输控制，是保证通信服务质量的重要部分 application layer 根据传感任务的不同，可以建立不同的application power management plane 管理传感器节点如何使用能源，各个协议层都要考虑节省 mobility management plane 监测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使node能动态跟踪其邻居节点的位置 task management plane 在一个给定的区域内平衡和调度监测任务 二、路由协议 路由协议是WSN的关键技术之一，它负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点 主要包括两个方面的功能： 寻找源节点和目的节点的优化路径 将数据分组沿着优化路径正确转发 与有线网络和蜂窝式无线网络不同，WSN中没有基础设施和全网统一的控制中心在这种无中心的环境下，路由可以看成分布式地获取网络拓扑信息，以一定准则计算路径并对路径进行维护的过程。 三、WSN的特点及对路由设计的影响 网络特点是路由设计的主要依据，对网络特点的分析是进行协议设计的前提 无线传感网络中，网络业务的最大特点是具有明显的方向性。 为了实现信息采集的目的，WSN的网络业务大都发生在数据汇聚节点（sink） 和普通的传感器节点之间，包括sink节点到传感器节点的下行业务（如查询指令下达）和传感器节点到sink的上行业务（如采集信息的回传） 传感器节点之间的横向业务所占比例较小，主要是网络的控制信息和网内信息处理所需要的信息。 无线传感器网络的一个基本理念是以大量低成本节点组网，通过节点之间的协作获得比单一的高精度、高可靠性和高成本的传感器更好的信息采集效果。单个传感器低能量和不可靠是无线传感器网络固有的，将对协议设计产生较大影响。 从对路由协议设计影响的角度，归纳WSN的特点 1、形式多样的信息报告模式 WSN中信息报告模式分三类： a.事件触发：节点采集信息后判断，若超过一定的阈值，则认为发生了某种事件，需要立即上报，如用于预警的WSN b.周期的：节点定期把采集到的信息报告给sink。如野生动植物和环境监测WSN c.基于查询：node不主动向sink上报采集到的信息，而是等待用户查询，根据用户需要反馈信息。 d.混合模式：前三种的综合。如智能交通的WSN
无线传感网络
无线传感网络综述 张梓轩 Survey on Wireless Sensor Network Zhang Zixuan Abstract Wireless sensor network has a wide application future. Both academia and industries are very interested in it. The paper describes the basic concept and characteristics for sensor network. Then the network protocol architecture is introduced. Detailed progress in data link layer protocol, network routing protocol is also introduced. Besides, this paper also gives a brief review of recent progress in wireless sensor network applications. 摘要无线传感网络具有广阔的应用前景，因此受到学术界和工业界的广泛重视。介绍了无线传感器网络的基本概念以及无线传感网的主要特点。总结了网络协议体系结构框架，重点介绍了数据链路层MAC协议和网络层路由协议。本文还对目前无线传感网的一些应用做了简要的介绍。 关键词无线传感网特点体系结构数据链路协议网络协议应用 1简介 无线传感网络（WSN）是一个涉及传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理等学科的前沿热点研究领域，目的是实时地监测、感知和采集节点部署区域中观察者感兴趣的各种信息（如温度、湿度、噪音等），并将这些信息通过自组织无线通信网络[1]发送出去。 一个典型的无线传感网络的系统架构包括分布式传感器节点群、接收发送器汇聚节 图1 无线网络的系统架构 无线传感网络有十分广阔的应用前景，在军事国防、环境监测、危险区域远程控 制等许多重要领域都有潜在的使用价值。 2无线传感网络主要特点 无线传感网是由数据获取网络、数据分布网络、控制管理中心三部分组成的。 主要组成部分集成有传感器、数据处理单元和通信模块的节点。无线传感网具有如下特
WSN路由协议范文
WSN路由协议范文 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布式 的无线传感器节点组成的一种特殊网络，用于感知和监测环境中的物理或 化学变量。WSN的节点通常具有有限的计算和通信能力，最大的特点是能 够自组织形成一个网络，并共同协作完成任务。 在WSN中，节点通常分布在广阔的区域内，节点之间通信的能量消耗 是非常重要的。因此，设计一种高效的路由协议是WSN中的关键问题之一、WSN的路由协议需要满足以下几个要求： 1.能量效率：WSN的节点通常由电池供电，能源是非常有限的资源。 路由协议需要尽量减少节点之间的通信量，以延长整个网络的生命周期。 2.自组织性：WSN的节点通常是自动部署的，可能存在随机分布或节 点失效的情况。路由协议需要具备自组织的能力，能够自动调整拓扑结构 以适应网络的变化。 3.高可靠性：WSN通常用于监测和感知环境变化，要求数据的准确性 和可靠性。路由协议需要确保数据能够正确地传递到目的节点，并避免数 据丢失或传输错误。 常用的WSN路由协议有以下几种： 1. 平面路由协议（Flat Routing Protocol）：平面路由协议是最基 本的路由协议，节点之间没有等级关系，所有节点都可以相互通信。这种 协议的特点是简单易实现，但在大规模网络中存在通信量大、能耗高的问题。
2. 分层路由协议（Hierarchical Routing Protocol）：分层路由协 议将网络划分为不同的层次，每个层次有一个特定的任务，例如聚集数据、汇集数据等。这种协议能够减少节点之间的通信量，延长网络生命周期， 但需要额外的开销维护层次关系。 3. 基于事件的路由协议（Event-driven Routing Protocol）：基于 事件的路由协议根据感知到的事件来动态选择路由路径。这种协议能够根 据网络中的变化自适应地改变路由路径，节省能量消耗，但在事件较少的 情况下可能导致拓扑更新频繁。 4. 基于位置的路由协议（Location-based Routing Protocol）：基 于位置的路由协议根据节点的位置信息来选择路由路径。节点通过定位技 术获取自身的位置，并根据位置信息选择离目的节点最近的路径。这种协 议能够减少通信距离和能量消耗，但在节点位置信息不准确或不稳定的情 况下可能导致路由失败。 5. 基于信任的路由协议（Trust-based Routing Protocol）：基于 信任的路由协议在节点之间建立信任关系，选择信任度高的节点作为中继 节点。这种协议能够减少网络中的恶意攻击和安全威胁，但在信任度评估 和维护方面需要额外的开销。 总之，WSN路由协议的设计需要根据具体的应用场景和要求来选择合 适的协议。不同的协议有不同的优劣势，需要根据节点能力、能量消耗和 网络拓扑等因素进行权衡和选择。
wsn路由协议的分类
wsn路由协议的分类 WSN（Wireless Sensor Network，无线传感器网络）是一种特定的 无线网络，用于收集和传输环境数据。在WSN中，多个传感器节点 通过无线通信连接到一个中央节点，它们可以在自己的位置上收集环 境信息。WSN可以应用于环境监测、智能家居、工业控制等领域，它们的设计和部署需要考虑多种因素，包括能源消耗、网络传输协议、 节点容量等。 在WSN中，路由协议是非常重要的组成部分。它定义了网络中如何 传输数据、如何路由数据和如何维护网络拓扑结构等问题。下面我们 来介绍WSN路由协议的分类。 一、层次路由协议 层次路由协议是WSN中最常见的路由协议之一。它将网络分为多个 层次，每个层次由一组节点组成。每层节点负责收集邻居节点的信息，将信息传递给上一层的节点。最终将数据从最底层节点传递到中央节点。 层次路由协议具有灵活性和可扩展性，它可以适应大规模、复杂的WSN应用。除此之外，由于每个节点只需要跟它的邻居节点通信，因
此能源消耗比较低，寿命也比较长。 二、平面路由协议 平面路由协议是一种比较简单的路由协议，它将所有节点都放在同一平面中。平面路由协议将网络分为多个区域，每个区域由若干个节点组成。在网络中，每个节点都有自己的地址，并且知道其周围节点的位置。 平面路由协议的特点是路由路径较短，能够降低网络延迟和能耗。然而，平面路由协议缺乏对网络拓扑的全局视图，因此可能会导致路由路径不稳定或重复。 三、基于协同过滤的路由协议 基于协同过滤的路由协议是一种新型的WSN路由协议。它主要利用节点之间相似性来建立路由路径。通过比较节点之间的通信频率和数据传输量，努力找到稳定的、可靠的节点组合。 基于协同过滤的路由协议能够最大程度地减少网络延迟和路由路径的复杂性，同时也能够有效降低能源消耗。 四、地理路由协议
面向无线传感器网络的多路径路由协议研究
面向无线传感器网络的多路径路由协议研究 一、引言 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）作为一种 新型的网络体系结构，在监控、控制和信息采集方面具备了重要 的应用前景，因为它能够实现远距离、实时和高精度的数据传输。在一个典型的WSN中，数以千计的微型传感器各自都可以执行简单的传感任务，但是它们用一些传统的路由协议是很难把这些信 息传输到网络中心的，因为传感器朝着不同的方向发送数据。多 路径路由协议正是为了解决这个困境而设计的，它允许多个路径 同步地接收和转发数据，以确保数据在一个虚拟路径上的完整到达。 本文将着重探讨面向无线传感器网络的多路径路由协议的研究，重点关注平衡负载的问题。 二、多路径路由协议的分类 1. 应用层多路径路由协议 应用层多路径路由协议（Application-level Multi-Path Routing Protocol，AMRP）都是在传输层或者应用层实现的，且不需要网 络层的协助，它们利用重排、分支、复制和转发等方法自主地生 成多条数据路径，然后合并成一条平衡的虚拟路径，以有效地保
证数据传输的可靠性。这种协议的优点是易于实现和调试，但是 其性能有限，还容易引起网络拥堵。 2. 网络层多路径路由协议 网络层多路径路由协议（Network-level Multi-Path Routing Protocol，NMRP）是在网络层实现的，它们利用网络层的路由表，根据各节点之间的拓扑结构，生成多条相对平衡的虚拟路径，以 实现数据的负载均衡和概率可靠传输。这种协议的优点是性能良好、高效稳定、适用于中等和大型网络，但是其缺点是节点对网 络拓扑的要求很高。 三、多路径路由协议的优化 1. 平衡负载 多路径路由协议具有平衡负载的功能，但是在实际应用中，由 于网络的突发性负载和节点自适应性的不稳定性，每条虚拟路径 的负载并不是绝对均衡的，易导致网络拥堵和能源消耗过度。因此，需要对多路径路由协议进行平衡负载的优化，以保持网络流 畅和节点寿命。 2. 节点选择 节点选择是指在多路径路由协议中合理地选择和分配节点的作用，以实现网络的平衡和优化。节点选择可以通过以下几种方法
WSN中基于代价函数的机会路由协议
WSN中基于代价函数的机会路由协议 无线传感器网络（WSN）是由分布在若干节点中的无线传感器组成的网络。传感器节点通常由处理器、传感器、无线通信模块和能源模块组成，用于感知环境中的各种信息并进 行无线传输。WSN广泛应用于环境监测、智能交通、军事侦察等领域，已经成为当今物联 网时代中不可或缺的技术。在WSN中，数据的传输一直是一个重要的研究课题。传统的路 由协议往往忽视了网络中节点的能耗，导致网络寿命的缩短和数据传输的不稳定。研究者 们提出了基于代价函数的机会路由协议来解决这一问题。 基于代价函数的机会路由协议是一种新型的路由协议，它能够通过计算路径上的代价 函数来选择最佳的传输路径，以降低能源消耗、延长网络寿命，并提高数据传输的可靠性。本文将详细介绍基于代价函数的机会路由协议的原理、特点和应用，并对其未来的发展进 行展望。 基于代价函数的机会路由协议的核心思想是通过计算路径上的代价函数来选择最佳的 传输路径。传统的路由协议通常只考虑了路径的距离或带宽等因素，而忽视了节点的能耗 情况。在WSN中，节点的能源是非常有限的，因此需要对传输路径进行合理的选择，以降 低网络能源消耗，延长网络寿命。 基于代价函数的机会路由协议通过引入能耗参数和信道状况参数来计算路径的代价函数。节点的能耗参数是指节点在数据传输过程中所消耗的能量，而信道状况参数是指传输 路径上各个节点之间的信道状况。通过这两个参数的综合考量，可以得出路径的代价函数，从而选择最佳的传输路径。 基于代价函数的机会路由协议还考虑了网络的拓扑结构。在WSN中，网络的拓扑结构 是非常复杂的，节点之间的连接关系可能会发生变化。基于代价函数的机会路由协议可以 根据网络的拓扑结构，动态地调整传输路径，从而提高数据传输的可靠性。 基于代价函数的机会路由协议具有以下几个显著的特点： 1. 节能：基于代价函数的机会路由协议能够通过计算路径的代价函数，选择最佳的 传输路径，以降低网络的能源消耗，延长网络的寿命。 2. 可靠：基于代价函数的机会路由协议考虑了节点的能源补给情况和网络的拓扑结构，能够动态地调整传输路径，提高数据传输的可靠性。 3. 灵活：基于代价函数的机会路由协议灵活地结合了能耗参数和信道状况参数，能 够根据不同的网络环境选择最佳的传输路径。 基于代价函数的机会路由协议的这些特点使得它在WSN中具有广泛的应用前景。
无线传感器网络中的多跳路由方案研究
无线传感器网络中的多跳路由方案研究 无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量分布在被测区域内的微型传感器节点组成的，利用无线通信技术进行感知数据采集、处理和传输，实现对目标区域中实时监控、数据采集和信息处理的系统。目前，WSN 已经广泛应用于环境监测、智能家居、军事侦察等领域。在无线传感器网络中，路由协议被用来构建网络的拓扑结构，保证数据的流动和传输，是WSN 中至关重要的一环。本文将着重研究和讨论无线传感器网络中的多跳路由方案。 一、多跳路由的基本原理和特点 WSN 中的多跳路由是指源节点通过一系列中继节点将数据包发送到目标节点的过程，由于节点之间的距离限制和能量限制，直接从源节点发送到目标节点可能会受到各种限制和干扰。因此，多跳路由可以通过将数据包分割成多个更小的数据包，并将它们通过途经的中继节点进行转发，最终到达目标节点。多跳路由具有以下几个特点： 1. 网络中的节点不需要事先知道所有的其他节点，只需要知道和它相邻的节点即可。 2. 可以构建任意复杂的节点结构，适应不同的应用场景和部署环境。 3. 通过实现负载均衡和跨层优化，提高网络的路由吞吐量和稳定性。 4. 可以对不同的传感器节点进行差异化的能源管理和数据采集，延长网络的寿命和稳定性。 二、现有的多跳路由协议 1. Ad hoc On-Demand Distance Vector（AODV）
AODV 协议使用路由发现技术，可以根据网络拓扑结构和节点之间的连接信息建立网络拓扑结构，并采用源节点向目标节点请求路由的方式，减小了节点之间的通信量和路由表的维护负担。AODV 协议是一种用于无线 Ad hoc 网络的距离向量路由协议，能够兼容多种不同类型的网络拓扑。该协议主要适用于节点数量相对较小的场景。 2. Destination Sequenced Distance Vector（DSDV） DSDV 协议是一种基于距离向量路由的协议，每个节点都维护一个路由表，存储着到其他节点的距离信息和路由信息。该协议使用序列号和时间戳来解决路由环路问题，并通过附加向量的方式实现节点之间的路由信息交换，降低协议开销和路由延迟。 3. Geographic Routing Protocol（GRP） GRP 协议是一种基于节点地理位置的路由协议，通过在网络中增加节点位置信息和路由算法，实现更精确和高效的路由选择。该协议利用节点间的地理信息来计算节点间的距离估计，通过最短路径算法来计算节点间的通信路径。同时，该协议还支持网络中动态节点加入和离开，具有较强的适应性和可扩展性。 4. Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy（LEACH） LEACH 协议是一种分层式无线传感器网络路由协议，通过将节点分成不同的簇，分别进行路由管理和能源管理。LEACH 协议主要包括两个阶段，即簇建立和数据传输。在簇建立阶段，节点自组成簇，选举出一个 CH（Cluster Head）为该簇的代表进行数据传输。在数据传输阶段，源节点把数据包发送给 CH，然后 CH 对数据进行汇总和处理，最终将数据包传递给基站。该协议可以延长网络寿命和提高网络稳定性。 五、总结
WSN的路由协议
传感器网络体系结构 传感器网络通常包括传感器节点，汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内，节点以自组织的形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点，最后通过Internet或其他网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的，用户可以通过管理节点进行命令的发布，告知传感器节点收集监测信息。 传感器节点是一个具有信息收集和处理能力的微系统，集成了传感器模块、信息处理模块、无线通讯模块和能量供应模块。 传感器模块负责监测区域内信息的采集和转换，信息处理模块负责管理整个传感器节点、存储和处理自身采集的数据或者其他节点发送来的数据，无线通讯模块负责与其他传感器节点进行通讯，能量供应模块负责对整个传感器网络的运行进行能量的供应。 传感器能量的供应是采用电池，节点能量有限，考虑尽可能的延长整个传感器网络的生命周期，在设计传感器节点时，保证能量供应的持续性是一个重要的设计原则。传感器节点能量消耗的模块主要是包括传感器模块、信息处理模块和无线通讯模块，而绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上，约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此，目前提出的传感器节点通讯路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。 在无线传感器网络中，路由协议不仅关心单个节点的能量消耗，更关心整个网能量的均衡消耗，这样才能延长整个网络的生存期。同时，无线传感器网络是以数据为中心的，这在路由协议中表现的最为突出，每个节点没有必要采用全网统一的编址，选择路径可以不用根据节点的编址，更多的是根据感兴趣的数据建立数据源到汇聚节点之间的转发路径。目前提出了很多类型的传感器网络路由协议，就是基于上述的目的。 无线通讯网络路由协议 相对于传统无线通讯网络而言，传统无线通讯网络研究的重点放在无线通讯的服务质量(QoS)上，而无线传感器节点是随机分布，电池供电，因此目前无线传感器网络路由协议的研究重点是放在如何提高能量效率上，当前流行的几个无线传感器网络的路由协议如下： 泛洪协议 泛洪(Flooding)协议[2]是一种传统的无线通讯路由协议。该协议规定，每个节点接受来自其他节点的信息，并以广播的形式发送给其他邻居节点。如此继续下去，最后将信息数据发送给目的节点。但这个协议容易引起信息的“内爆”(Implosion)和“重叠”(Overlap),造成资源的浪费。因此在泛洪协议的基础上，提出了闲聊(Gossiping)协议。 Gossiping协议 Gossiping协议[6]是在泛洪协议的基础上进行改进而提出的。它传播信息的途径是通过随机的选择一个邻居节点，获得信息的邻居节点以同样的方式随机的选择下一个节点进行信息的传递。这种方式避免了以广播形式进行信息传播的能量消耗，但其代价是延长了信息的传递
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。
典型的WSN路由协议
典型的WSN路由协议 典型的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）路由协议有多种，其中包括基于层级结构的协议、基于分簇结构的协议、基于数据中心的协议等。在以下文本中，我将详细介绍这些典型的WSN路由协议。 一、基于层级结构的协议 基于层级结构的WSN路由协议通常将网络节点划分为多个层级，如根节点、中间节点和叶子节点。这些协议的主要目标是将传感器节点的数据从低层级传输到高层级，从而实现对数据的收集和处理。 1. LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy） LEACH是一种基于层级结构的分簇协议，采用随机方式选择簇首。在LEACH中，各个节点根据能量水平选择成为簇首或普通节点。簇首节点收集普通节点的数据并进行聚合，然后将聚合结果传输到基站。 2. HEED（Hybrid Energy Efficient Distributed Clustering） HEED是一种能量效率分簇协议，采用分布式方式选择簇首。在HEED 中，每个节点通过计算能量、距离和节点密度等指标来选择簇首节点。该协议通过平衡能量消耗和网络负载来延长网络寿命。 二、基于分簇结构的协议 基于分簇结构的WSN路由协议将网络节点按照一定的规则划分为不同的簇，以便有效地管理和协调数据传输。 1. PEGASIS（Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems）
PEGASIS是一种能量有效的数据收集协议，在不选择簇首的情况下通过链式传输将数据传输到基站。该协议通过最小化传输功率和距离来延长网络寿命。 2. SEP（Stable Election Protocol） SEP是一种能量稳定的分簇协议，通过轮流的方式选择簇首节点。在SEP中，每个节点有一个能量阈值，当能量低于阈值时，节点将成为簇首并将其能量转移到其他节点上。 三、基于数据中心的协议 基于数据中心的WSN路由协议将传感器节点组织成一个层级结构，并在数据中心中收集和处理数据。 1. SDRP（Sensor Data Routing Protocol） SDRP是一种基于数据中心的WSN路由协议，它通过建立一系列虚拟路径将数据从传感器节点传输到数据中心。该协议通过最小化传输距离和能量消耗来提高网络效率。 2. UDAP（Unified Data Aggregation Protocol） UDAP是一种数据聚合协议，它通过传输数据包的聚合信息来减少传输延迟和能量消耗。UDAP在数据中心进行聚合和处理，最终将结果传输到用户终端。 以上介绍的是典型的WSN路由协议，它们在不同的应用场景中具有不同的优势和特点。在实际应用中，选择合适的协议将有助于实现更高效、更可靠的无线传感器网络。
WSN通信标准总结
WSN通信标准总结 1。 802。15.4 802。15.4是为了适应低吞吐量的应用和WPAN的潜在需求而设计的短距离无线通信协议。它的特点是复杂度低、低能量消耗、数据传输率低、支持设备便宜，可支持物体移动性。802.15。4仅对物理层和MAC层进行了规定，更上层的规定可由Zigbee协议或者6LowPAN来继续完成。 1.1 物理层 物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务从无线信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。 物理层数据服务包括以下五方面的功能 （1）激活或者休眠射频收发器 （2）信道能量检测 （3）检测接收数据包的链路质量指示 （4）空闲信道评估 （5）收发数据 物理层用的是三个无牌照的频段，用直接扩频技术来减少干扰。为了保持低能耗，802。15。4允许设备进行周期性工作。802。15。4将三个频段划分成27个双工信道.组织方式如下： 频段信道数速率通信距离 （理想情况） 868MHz 1 20kbps 1Km 915MHz 10 40kbps 同上 2。4GHz 16 250kbps 220m 在868MHz和915MHz调制方式信号处理过程相同，只是数据速率不同。处理过程如下
在2。4GHz的情况下先将PPDU的二进制数据中每4位转换为一个符号，然后将每个符号转换为长度为32的片序列，再进行O-QPSK调制。 1。2 MAC层 MAC子层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务。MAC层数据服务保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中的正确收发,MAC层管理服务负责维护一个存储MAC子层协议状态相关信息的数据库。 MAC层的主要功能包括下面六个方面的内容： （1）协调器产生并发送信标帧,普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步 （2）支持PAN网络的关联和取消关联操作 （3）支持无线信道通信安全 （4）使用CSMA—CA机制访问信道 （5）支持时槽机制 （6）支持不同设备间的MAC层间可靠传输. 在MAC层，802。15.4应用CSMA/CA算法。该算法要求在发送数据前先侦听信道来减少冲突。 802。15。4中，可以选用以超帧为周期组织PAN内设备间通信，每个超帧都是以网络的协调器发出的信标帧开始.超帧分为活跃阶段与不活跃阶段，活跃阶段又可分为信标帧、竞争访问阶段和非竞争访问阶段.超帧的活跃阶段被划分为16个时槽,每个时槽的长度、竞争访问阶段包含的时槽数都由协调器设定。在竞争访问阶段，网络设备使用带时槽的CSMA—CA访问机制。在非竞争访问阶段，，协调器根据上一个超帧期间PAN网络中设备申请GTS的情况,将非竞争时段划分成若干个GTS，每个GTS由若干个时槽组成。 时槽数目在申请GTS时就已经确定。 802.15.4定义了两种通信模式：信标使能通信和信标不使能通信，它们分别对应了两种不同的信道接入模式. 在无信标模式中，采用非时槽的CSMA/CA协议来连接到信道和传输数据包.这种算法的操作模式为：首先每个节点将按一个随机长时间进行退避。退避时间到后,然后开始检测信道状态,如果信道空闲节点立即发送数据,如果信道繁忙，进入下个退避阶段。节点尝试连接到信道存在一个最大的时间阈值，当超过这个阈值的时候，算法结束,数据将不能发送。 在有信标模式中,采用协议.协调器会发送一个信标帧，PAN网络中的设备根据信标帧来进行同步。在时槽CSMA/CA机制下,当设备需要发送数据时首先定位下一个时槽的边界，然后等待随机数目个时槽。等待完毕后，信道开始检测信道状态,如果信道空闲，在下一个时槽开始发送数据。如果信道忙,则重复等待检测过程 1.3 80 2.15.4支持的拓扑结构 802.15.4定义了两种节点，全功能节点（FFD)和简化节点（RFD)。全功能节点包含了全部的MAC服务，可以作为一个协调者或者一个简单的网络设备，而简化节点只能作为一个网络设备。 802.15。2允许两种拓扑结构：星型结构和点到点的结构。但是由于涉及到更高层功能的定义，在标准中这两种结构没有被标准化。星型结构中有一个FFD 节点作为PAN协调者，它是唯一一个可以连接超过两个的设备.点到点结构中可
WSN第4章路由协议
WSN第4章路由协议 无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布在空 间中的无线传感器节点组成的网络系统。这些无线传感节点能够感知、采 集环境中的各种信息，并进行处理和通信，实现对环境的实时监测与控制。在WSN中，路由协议起着重要的作用，它负责节点之间的数据传输以及网 络中的连接管理。 在WSN中，由于无线传感器节点资源有限，尤其是能量有限，因此设 计高效的路由协议显得尤为重要。根据网络的特点，WSN的路由协议主要 可以分为扁平路由协议和分层路由协议两种类型。 扁平路由协议，也称为平坦路由协议，在WSN中，所有的节点都处于 同一层次，彼此之间没有明显的层次结构。扁平路由协议通过节点之间的 近邻关系来进行路由选择，常见的协议有LEACH、TEEN和GAF等。LEACH 是一种典型的低能耗自适应分簇路由协议，通过每个节点随机选举簇头节点，并通过簇头节点进行数据传输，降低了通信能量消耗。TEEN是为实 时监测应用设计的协议，它根据节点的数据变化量来进行路由选择，并采 用积分增益来调整节点的报告频率，节省了能量消耗。GAF是基于遗传算 法的协议，通过遗传算法来选择下一跳节点，有效地增加了网络的生命周期。 分层路由协议，如LEACH-C和PEGASIS等，将网络分为不同层次，通 过不同层次之间的合作来进行数据传输。LEACH-C是LEACH的改进协议， 引入了簇首节点的职能旋转和数据聚合技术，提高了网络的寿命和稳定性。PEGASIS是一种链式路由协议，节点组成链式结构，通过无线传感器节点 之间的合作，利用近邻节点的能量进行数据传输，从而减少通信能量消耗。
WSN复习要点
1、现代信息科学的六大组成部分：信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用。 2、WSN的定义：大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络、其中的节点是同构的、 成本较低、体积较小、大部分节点不移动、被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。 3、WSN和Ad-hoc网络： 相同点：自组织网络、追求低功耗网络设计 不同点：（1）网络拓扑结构和工作模式各不相同。 Ad hoc网络：网络拓扑结构动态变化。 WSN：网络拓扑结构是静态的。 （2）工作模式不同。 WSN：多对一通信，节点之间几乎不会发生消息交换。以数据为中心，与组播正好相反。 Ad Hoc网络：网络中任意两节点之间都有通信的可能。 4、无线传感器网络的特点： 1．传感器节点数目大，密度高，采用空间位置寻址。 2．传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议）3．无线传感网络的拓扑结构易变化，有自组织能力。（与传统的有不同的特点和技术要求：它根据需要可以在工作和休眠之间切换，因此网络的拓扑结构容易发生变化，传统的网络重在QoS和更大的宽带保证，并且是静止的。无线传感器网络需要节省能量，保证连通性和延长运行寿命） 4．传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。与无线Ad-hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁、广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限。） 5、网络拓扑结构： 组网形态和方式来看，有集中式、分布式和混合式 节点功能及结构层次来看，分为平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构，以及Mesh网络结构（简单的示意图） WSN路由协议部分： 6、路由两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息。 7、无线传感器网络微型节点组成：数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元。 8、IEE 802.15.4.技术特点：功耗低、成本低、延时短、规模大、更安全。 9、WSN路由协议的基本概念：P25是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。 设计目标：满足应用需求、低网络开销、资源利用的整体有效性、扩大网络容量、网络高吞吐率 协议特点：自组织的网络、数据的冗余性、基于局部拓扑信息、网络功能、数据为中心 10、WSN与IP网络区别：P26 a)WSN中节点数量多，配置全局ID是不可能的； b)WSN不要求建立任意两个节点之间的路由路径； c)WSN应用需求多样化，需使用特定路由协议简化协议，节省能量； d)WSN存在大量的数据冗余 11、WSN路由协议分类：P27