WSN路由协议的特点,评价指标和分类 (1)
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。
第4章WSN通信与组网技术---03教材
汇聚节点是数据发送的目标节点。大写字母表示节点，如节点A， 节点右侧括号内的数字表示节点的可用能量。图中的双向线表示节点之 间的通信链路，链路上的数字表示在该链路上发送数据消耗的能量。在 图中，从源节点到汇聚节点的可能路径有4条。
最小开销前行算法MCFA协议(Minimum Cost For warding Algorithm for Large Sensor Networks)充分利用了传感器网 络中的数据传输不对称的特点，即大多的数据流都是从传感器节 点向Sink节点的方向传输。
该算法根据能量和路径情况来灵活地测出节点的开销情况， 但是它存在着如下一些问题：首先它不得不考虑延迟、信道错误 和节点失败等问题，这就增大了算法的复杂度；其次，Sink节点 的数目不能太多，否则节点要存储大量到Sink节点的开销信息， 会增大存储负担；再次，开销域的建立时间取决于网络的大小， 如果网络太大的话，建立整个开销域的时间会让人无法忍受；最 后，网络负载不是很平衡，那些距离Sink节点较近的开销较小的 节点容易很快耗尽能量。
保证QoS的路由协议是指在路由建立时，考虑时延、丢包率 等QoS参数，从多条可行的路由中选择一条最适合QoS应用要求 的路由；或者根据业务类型，保证满足不同业务需求的QoS路由 协议。
4.8.2 平面路由协议
1. Flooding and Grossing协议
1） 洪泛路由协议
洪泛路由协议(Flooding Protocol)是一种最早的路由协议， 接收到消息的节点以广播的彤式转发报文给所有的邻居节点。
①网络由一个基站和一个由传感器节点构成的网络组成，并且传 感器节点都拥有相同的初始能量值；
②基站拥有持续的能量补充，可以方便的向节点传送指令和数据。
TEEN利用LEACH的策略形成簇群，在每次簇群重组的时候， 群头节点除了广播数据属性以外，还要广播硬门限和软门限。其工 作过程为：节点连续地感应周围的情况(此时发射机处于关闭或者休 眠状态)，当节点收集到的数据首次大于硬门限值时，节点就打开发 射机向群头节点报告信息。感应到的数据保存在节点内部的一个状 态变量(State Viable，SV)。当最新感应到的数据值大于硬门限并 且这个值和SV的差值大于或等于软门限时，节点才进行数据发送。
无线传感器网络路由协议
无线传感器网络路由协议无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量低成本、低功耗的传感器节点组成的网络系统，用于感知和收集环境信息。
无线传感器网络的路由协议起着关键作用，它决定了数据在网络中的传输路径和方式，影响着整个网络的性能、能耗以及生存时间。
1. LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种经典的层次化路由协议。
它将网络中的节点划分为若干个簇（Cluster），每个簇有一个簇首节点（Cluster Head）。
簇首节点负责收集和聚合簇内节点的数据，并将聚合后的数据传输给基站节点，从而减少了网络中节点之间的通信量，节省了能耗。
2. AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）是一种平面路由协议，适用于无线传感器网络中节点数量较少且网络拓扑较稳定的情况。
AODV协议通过维护路由表来选择最短路径，当节点需要发送数据时，它会向周围节点发起路由请求，并根据收到的响应建立起路由路径。
3. GPSR（Greedy Perimeter Stateless Routing）是一种基于地理位置的路由协议。
它通过利用节点的地理位置信息来进行路由选择，具有低能耗和高效的特点。
GPSR协议将整个网络划分为若干个区域，每个节点知道自己的位置以及周围节点的位置，当需要发送数据时，节点会选择最近的邻居节点来进行转发，直到达到目的节点。
除了以上几种常见的路由协议，还有很多其他的无线传感器网络路由协议，如HEED（Hybrid Energy-Efficient Distributed clustering）、PEGASIS（Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems）等，它们各自具备不同的优势和适用场景。
总之，无线传感器网络的路由协议在保证数据传输可靠性和网络能耗方面起着重要的作用。
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 unitprocessing unitTransceiver unitpower 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 stackphysical 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applicationpower 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。
无线传感器网络通信协议
CATALOGUE目录•无线传感器网络概述•无线传感器网络通信协议基础•典型的无线传感器网络通信协议•无线传感器网络通信协议的性能评价与优化•无线传感器网络通信协议的未来发展趋势无线传感器网络概述无线传感器网络定义•定义：无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由一组自主、分布式、无线连接的传感器节点组成的网络，用于监测和记录环境参数，并将数据传输到中心节点进行处理和分析。
传感器节点具有自主性，能够独立完成数据采集和传输任务，同时具备分布式处理能力，能够实现节点间的协同工作。
自主性和分布式采用无线通信技术，实现节点间的数据传输和通信，降低了网络布线的成本和复杂性。
无线连接传感器节点通常具有有限的计算、存储和能量资源，需要在资源受限的情况下实现高效的数据采集和传输。
资源受限无线传感器网络的特点用于监测环境参数，如温度、湿度、气压、光照等，广泛应用于农业、林业、气象等领域。
环境监测监测工业生产过程中的参数，如温度、压力、流量等，实现工业自动化控制和优化。
工业控制用于智能家居系统中的环境参数监测和设备控制，提高家居生活的舒适性和智能化程度。
智能家居监测人体生理参数，如体温、心率、血压等，实现远程医疗和健康管理。
医疗健康无线传感器网络的应用场景议基础通信协议是一种规定设备间如何进行数据交互的规则和标准。
定义在无线传感器网络中，通信协议确保了各个传感器节点能够准确、高效地交换信息，是实现协同工作和数据收集的基础。
重要性通信协议的定义与重要性用于媒体访问控制，决定无线信道的使用方式，如何分配通信资源等。
MAC协议路由协议数据融合协议确定数据在传感器节点间的传输路径，以保证数据的可靠传输和能量的高效利用。
用于减少数据冗余，提高信息的质量，同时降低能量消耗。
030201无线传感器网络通信协议的分类能量高效可扩展性可靠性安全性无线传感器网络通信协议的设计目标01020304由于传感器节点通常能量受限，因此协议需要优化能量消耗，延长网络寿命。
WSN路由协议解析
簇维护协议要解决在节点移动过程中的簇结构维护，其中包括移动 节点退出和加入簇，簇的产生和消亡等功能。
• 分层路由协议比较适合于无线传感器网络，但成簇过程会产生一 定的能源消耗，如何产生有效的簇类也正是各地学者深入研究的 问题。
由信息。 • 拓扑结构和路由表内容按需建立，它可能仅仅是整个拓扑结构信
息的一部分。 • 优点:不需要周期性的路由信息广播，节省了一定的网络资源。 • 缺点:发送数据分组时，如果没有去往目的节点的路由，数据分
组需要等待因路由发现引起的延时。
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路由协议分类（2）
按网络管理的逻辑结构划分
– 平面结构路由:
第五章 路由协议
内容提要
WSN路由协议概述 WSN路由协议分类 能量感知路由协议 基于查询的路由协议 集群结构路由协议 地理位置路由协议
内容提要
WSN路由协议概述 WSN路由协议分类 能量感知路由协议 基于查询的路由协议 集群结构路由协议 地理位置路由协议
具有高可扩展性
网络规模，节点上千个，节点越多，路由收敛越慢、路由越不 稳定，Ad Hoc的路由不能照搬
网络拓扑变化强
节点移动、失效 & 无线信道 & 规模大，拓扑变化频繁，如何 建立快速收敛、复杂度低的路由？）
传感器网络路由中使用数据融合技术（数据为中心）
传统网络以点对点通信，保证数据“完整无误”；WSN强调数 据汇聚，为了降耗，每个节点都进行数据融合，减小通信量
• 平面结构是指网络中各节点在路由功能上地位相同，没有引入 分层管理机制。
• 优点：网络中没有特殊节点，网络流量均匀地分散在网络中， 路由算法易于实现。
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。
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、地理路由协议地理路由协议是一种基于节点位置的路由协议。
地理路由协议通常是基于两个节点之间的距离来定义路由路径。
具体来说，它使用节点GPS坐标或距离测量来确定节点之间的位置。
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协议相比，有效地节约了能量。
其缺陷是：SPIN的广播机制不能保证数据的可靠传送，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；而当某sink点对任何数据都需要时，其周围节点的能量容易耗尽。
第8讲WSN路由协议精品PPT课件
2021/2/1
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8.2 性能指标及设计原则
1.需要综合考虑下列性能指标：
能量有效性及网络生命周期
可扩展性 为了适应网络拓扑的动态变化、实现大量节点的协同工作
容错性 由于外界环境的影响、敌方的恶意破坏以及节点自身能量
耗尽等因素，常常导致部分传感器节点失效。
2021/2/1
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快速收敛
收敛是指所有担当路由器的节点在判断最佳 路径时信息更新达到一致的过程。收敛慢的 路由算法可能会导致路径循环或网络中断。
❖ 缺点：SPIN 协议中有可能会出现数据盲点。而且 当网络规模较大时，仍然会出现ADV消息的内爆问 题。
2021/2/1
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（4）Directed Diffusion 协议
❖ Directed Diffusion是以数据为中心、查询驱动的路 由协议。
❖ 分为三个阶段： 兴趣（interest）扩散阶段、 梯度(gradient)建立阶段、 路径加强阶段。
基于 位置 路由 协议
基于 QoS 路由 协议
图2.1 无线传感器网络路由协议分类
2021/2/1
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❖ 层次路由协议的基本思想是：将网络节点进 行分簇，其拓扑结构是层次型的，每簇由一 个簇头节点及若干簇成员节点组成。簇头节 点担任各簇的数据收集、处理和转发任务。
❖ 层次路由通过分簇提高了网络可扩展性，降 低了节点能耗，延长了网络生命周期。
➢ 簇的建立阶段又包括簇头的选举以及簇的形成这 两部分。
➢ 稳定的数据传输阶段结束后，即进入下一“轮”的 簇的建立阶段，整个网络开始下一“轮”的工作周 期。
➢ LEACH协议将传感器节点划分成不同的簇，每簇选 举一个节点为簇头，其余节点为簇内节点。簇内节 点将数据发送给本簇的簇头节点，簇头节点收集簇 内信息进行数据处理后再发送给sink节点。
WSN(路由协议)
• 定向扩散最大的特点是引入梯度的概念，优势在于扩
散过程中能够根据经验选取较好的路径以实现节能。
使用查询机制按需建立路由，避免了保存全网信息。 适用于持续性查询的应用，而不适用于一次性查询应 用。
谣传路由
• 在有些数据传输量较小的无线传感器网络应用中，如
果采用定向扩散路由，需要经过查询消息的泛洪传播
定向扩散路由
• Directed Diffusion for Wireless Sensor Networking • 汇聚节点将查询任务封装成兴趣消息（Interest）的形 式，采用泛洪方式传播兴趣消息到其他节点，兴趣消息 用来表达用户对监控区域内感兴趣的信息，例如监控区 域内的温度、湿度和光照等环境信息。在兴趣消息的传 输过程中，协议逐跳地在每个节点上建立反向的从数据 源到汇聚节点的数据传输梯度。节点将采集到的数据沿 着梯度方向传送到汇聚节点。
泛洪式（Flooding）路由协议
Flooding一种古老的协议。没有任何路由算法，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。每一个相
邻节点又将其传输给各自的每一个邻居节点，一直到
将数据传输给目标节点为止，或者为该数据所设定的 生存期限变为0为止。
A
A
A
A
B节点融合新数据，并通过 ADV发布新数据消息
SPIN协议评价
优点
部分解决了内爆和重叠问题 不需要进行路由维护 对网络拓扑变化不敏感，可用于移动WSN
缺点
本质上SPIN还是向全网扩散新消息，开销比较大
SPIN协议族（Protocol Family）
SPIN-PP
For networks using point-to-point transmission media Ideal conditions assumed with no packet loss
《物联网导论》习题解答
《物联网导论》习题解答2016年4月第1章概述一、本章学习目标本章主要了解物联网的起源、物联网关键技术及其应用进展；掌握物联网的概念与定义、物联网的特征、信息处理流程与物联网框架结构、物联网的基本结构、物联网的层次框架。
二、本章知识点●物联网的概念与定义●物联网的特征●信息处理流程与物联网框架结构●物联网的基本结构、物联网的层次框架三、习题及解答1. 物联网的含义包含哪些方面？答：“物联网”或“The Internet of Things”具有以下含义：〔1〕“物联网”依然是一个网，是一个在现有互联网基础上的网，应具有互联网的共性，这些共性应包括信息传输、信息交换、信息存储与信息的应用。
〔2〕物联网中的“物”应具有英特网中的终端或端点的特性，即“物”可以被寻址，“物”可以“产生”信息、交换信息。
〔3〕物联网中的“物”“所产生”的信息可以加以应用，或者说，人们可以应用“物”的信息。
〔4〕物联网应为人服务，能满足人的某些方面的需求，如果不能为人服务，它是没有意义的。
2. 学术界、我国及国际组织对物联网是如何定义的？答：学术界对物联网的定义有以下几个：〔1〕面向互联网的定义：“全球化的基础设施，连接物理与虚拟的对象，以应用其捕获的数据和通信功能。
这个基础设施包括了现存的和演进的英特网和网络，它将提供特殊的对象识别、感知和连接能力，以作为开发独立的、协作的、服务和应用基础。
这些将是由高度自治的数据捕获、事件传输、网络互联和交互为特征的”。
该定义是由CASAGRAS(Coordination and Support Action for Global RFID-related Activities and Standardisation，全球RFID运作及标准化协调支持行动)提出的。
〔2〕面向物的定义：在智能空间，被辨识的、拟人化操作的物，通过界面连接，与社区、环境和用户进行交互。
〔3〕面向语义的定义：“利用适当的建模解决方案，对物体进行描述、对物联网产生的数据进行推理、适应物联网需求的语义执行环境和架构、可扩展性存储和通信基础设施。
wsn路由协议的分类
WSN路由协议的分类1. 引言•定义：无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由许多通过无线通信方式互联的传感器节点组成的网络。
•目的：WSN主要用于收集和传输关于环境或目标的信息，以供监测、控制和决策等应用领域使用。
2. WSN路由协议的重要性•路由协议：WSN中的路由协议负责确定数据在网络中的传输路径，对于提高网络的可靠性、扩展性和能效性至关重要。
•挑战：WSN具有节点间通信距离有限、能量有限、网络拓扑不稳定等特点，因此需要设计适应这些特点的路由协议。
3. WSN路由协议的分类方法•根据网络结构：分为扁平式和分层式路由协议。
•根据网络处理方式：分为集中式和分散式路由协议。
•根据网络目标：分为数据传输型和事件传输型路由协议。
3.1 扁平式和分层式路由协议3.1.1 扁平式路由协议•特点：所有节点在网络中具有相同的地位，没有严格的等级关系。
•优点：简化了路由计算，适用于规模较小的网络。
•缺点：缺乏网络容错能力，不适合大规模网络。
3.1.2 分层式路由协议•特点：将网络分为不同的层次，每个层次的节点具有不同的功能和地位。
•优点：提供了更好的容错性和可扩展性，适用于大规模网络。
•缺点：引入了额外的开销，增加了路由计算的复杂度。
3.2 集中式和分散式路由协议3.2.1 集中式路由协议•特点：网络中存在一个特定节点（通常是基站或网关节点）负责路由计算。
•优点：能够集中管理网络，减少路由计算的复杂度。
•缺点：单点故障问题，容易造成网络的不稳定。
3.2.2 分散式路由协议•特点：每个节点都能够独立地进行路由计算和决策。
•优点：具有良好的容错性和自适应性。
•缺点：路由计算的复杂度较高，对节点能力要求较高。
3.3 数据传输型和事件传输型路由协议3.3.1 数据传输型路由协议•目标：主要关注数据的传输，将传感器节点采集的数据传输到指定的目的地。
•特点：适合监测、数据采集等应用。
无线传感器网络中的路由协议分析
无线传感器网络中的路由协议分析无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。
在这种网络中，传感器节点通过无线通信相互连接并协同工作，以收集和传输环境信息。
路由协议在无线传感器网络中起到至关重要的作用，它决定了数据包在网络中的传输路径，对于网络性能的影响不可忽视。
为了实现高效可靠的数据传输，设计一个合适的路由协议是必不可少的。
在WSN中，常用的路由协议主要有数据中心路由协议、适用于大规模网络的平面路由协议和分级路由协议。
数据中心路由协议是一种基于层次结构的路由协议，适用于大规模WSN。
它将传感器节点按照地理位置划分为多个集群，每个集群有一个数据中心节点。
数据中心节点负责收集并聚合本地传感数据，然后将数据发送到网络中的其他数据中心节点。
这种路由协议可以提高网络的可伸缩性和稳定性，但同时也增加了能耗和数据传输的延迟。
平面路由协议是一种无层次的路由协议，适用于中小规模WSN。
它采用无中心化的方式，将传感器节点平等对待，每个节点都具有相同的功能。
平面路由协议通过建立路由表，将数据包传输到目标节点。
这种路由协议具有简单、灵活和低能耗的特点，但也面临着网络拓扑动态变化时的路由更新问题。
分级路由协议是一种结合了层次和无层次特点的路由协议，适用于中等规模的WSN。
它将传感器节点按照能耗和功能划分为多个层次，并将高能耗的节点放置在网络的边缘。
分级路由协议充分利用了网络中不同节点的特点，实现了能耗均衡和网络负载均衡。
但同时也增加了节点之间的通信开销，并引入了层次划分和节点选择的问题。
在选择合适的路由协议时，需要考虑网络规模、能源消耗、网络拓扑动态变化等因素。
此外，还可以结合具体应用场景和需求来选择路由协议。
例如，在需要高可靠性和实时性的应用场景中，数据中心路由协议可能更适合；而对于需要低能耗和简单路由的应用，平面路由协议可能更适合。
无线电网络技术课后习题答案(1)
第一章如何理解计算机网络在现代社会的作用答：在现代社会生产生活中，网络技术实现信息的互通和流动，高速完善的网络能使信息更快捷、准确的传输，发挥强大的作用。
网络已成为信息社会的技术命脉和知识经济的发展基础。
请给出计算机网络的整体结构。
答：参考ISO/OSI 模型以及TCP/IP 模型。
目前的骨干网络大多为光纤传输，部分城市实现了光纤到户，为此是否可以完全用光纤取代所有其他类型的网络试分析。
答：不能取代所有其他类型的网络。
电话线、有线电视线缆、双绞线、电力线等在生活中大量存在，许多也基本能满足不同实际需求，光纤铺设较复杂、成本较高，适于新建网络。
为什么网络协议栈都以分层形式实现各层主要完成哪些功能答：网络体系结构是一个复杂的系统，所以采用结构化的方法，将其分解为若干层次设置相应的协议，便于维护和修改。
各层次主要功能参考ISO/OSI 模型以及TCP/IP 模型。
无线网络近几年得到了快速发展，试分析其原因并给出对未来无线网络发展的看法。
答：各种不同需求推动无线网络发展，未来发展体现多元化、便捷等特点。
试分析和比较无线网络和有线网络，可以从传输方式、组网结构等方面进行比较。
答：有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑。
无线扩频的投资是相当节省的。
有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降，如果中间通过电话转接局，则信号质量下降更快，到4、5 公里左右已经无法传输高速率数据，或者会产生很高的误码率，速率级别明显降低，而对于无线扩频通信方式，50 公里内几乎没有影响，一般可提供从64K 到2M 的通信速率。
有线通信铺设时需挖沟架线，成本投入较大，且电缆数量固定，通信容量有限；而无线扩频则可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便。
试分析和比较无线网络和有线网络，可从传输方式、组网结构等方面进行比较。
答：有线网络须架设电缆，挖掘电缆沟或架设架空明线；而无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑，无线链路成本节省。
wsn路由协议
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.典型路由协议及其比较 7.WSN的OS,tinyos和nesc 8.举例：Tinyos中的multi-hop routing LEPS 协议实现 9.程序分析:LEPS-FMAC
2.多对一和一对多为主的业务模式
WSN的主要业务是传感器节点把采集到的信息传给sink和sink向WSN下达查询 命令，这是典型的多对一和一对多的模式。
为了支持这种通信模式，WSN中很多路由协议建立具有树状结构的路由
此外还有“地域多播（geocast）”的业务模式 WSN中，用户可能对一个地理信息区域内的信息感兴趣，因此需要把查询和命令 发送到该区域内的所有节点。以洪泛方式可以支持这种业务，但是开销太大。针对 这种模式设计了以下一些路由协议： LBM：基于位置的多播协议 Voronoi diagram and convex hull based geocasting and routing：基于Voronoi图和
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，
有些WSN中的节点是可移动的，如医疗监测WSN，候鸟迁徙WSN，网络拓扑 变化比较快
5.能量受限、结构简单的节点
Node大都由电池供电，电池体积小， 能量有限且难以更换 许多场合需要WSN连续工作数年甚 至更长。 Node结构简单，存储、处理、通信 能力低，单个节点可靠性差。要求协 议尽可能简单，具有容错性
典型的WSN路由协议
7.3WSN的路由协议7.3.4 典型的WSN路由协议 - FLOODING泛洪(Flooding)协议是一种最为经典的广播式路由协议。
工作过程：•源节点将数据包广播给它的每个邻居节点；•每一个邻居节点又会将其广播给各自的所有邻居节点（除了那些刚刚给其发送了数据包副本的节点外）。
•如此继续下去，直到：•将数据包传输到目的节点为止，•或者到为该数据包所设定的生命周期变为零为止，•或者到所有节点拥有此数据包副本为止7.3WSN的路由协议7.3.4 典型的WSN路由协议 - FLOODING优点：路由实现简单，不需要为保持网络拓扑信息和实现复杂的路由发现算法而消耗计算资源，且适用于健壮性要求高的场合。
缺陷：•网络内所有节点都参与数据分组转发容易引起内爆•一个节几乎同时从多个邻节点收到多份相同的数据；•产生数据的交叠，•一个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。
7.3WSN的路由协议7.3.4 典型的WSN路由协议–定向扩散协议定向扩散(Direct Diffusion，简称DD): 基于查询的路由; 以数据为中心的路由工作原理：•sink节点通过兴趣消息(Interest message)发出查询任务，采用Flooding的方式传播•兴趣消息用来描述网络用户对监测区域内感兴趣的信息•在兴趣消息的传播过程中，协议会逐跳地在每个传感器节点上建立反向的从数据源到sink节点的数据传输梯度。
•传感器节点将采集到的数据沿着所建立的梯度方向传送到sink节点。
评价：•具有很好的可扩展性、多径传输，而且由于这个协议是面向任务的协议，通过选择最优路径可以节约不少能量。
•节点能耗不均衡，使得最优路径上的节点过早死亡。
•查询驱动，不适用周期性或连续性监测的网络应用。
7.3.4 典型的WSN路由协议 - LEACHLEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议是无线传感器网络中最早提出的分簇路由协议。
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。