基于地理位置的无线传感器网络路由协议
无线传感网络GAF地理位置路由算法研究的开题报告
无线传感网络GAF地理位置路由算法研究的开题报告一、研究背景无线传感网络是由固定数量的无线传感器节点组成的自组织、分布式、多接收者的网络系统。
无线传感器网络在环境监测、物流跟踪、安防监控、智能医疗等领域中具有广泛的应用，然而传感器节点分布在不同地理位置上，为数据传输和通信带来挑战。
因此，如何实现无线传感器节点的位置定位和路由优化是无线传感网络研究中的热点问题。
二、研究对象本研究的研究对象是GAF地理位置路由算法，它是一种基于无线传感器节点地理位置的路由协议。
该算法结合传感器节点的距离、剩余能量和信号传输强度等因素，通过节点之间的地理位置信息来建立最短路径并实现数据传输。
三、研究目的本研究旨在通过探究GAF地理位置路由算法，了解其路由原理、优缺点，并结合其应用场景对其进行深入研究，最终实现优化无线传感器网络中的路由性能。
具体研究目标包括：1. 研究GAF地理位置路由算法的原理和特点，探讨其在无线传感网络中的优点和缺陷；2. 分析GAF地理位置路由算法适用的场景，考虑算法优化措施；3. 设计并实现GAF地理位置路由算法，并对算法进行模拟实验，验证其路由性能；4. 针对模拟实验中存在的问题，提出改进方案，并进行优化措施；5. 结合实验结果，评估GAF地理位置路由算法的性能和有效性。
四、研究方法本研究将采用文献调研、理论分析和实验验证相结合的研究方法，具体包括：1. 系统地搜集和整理相关文献和研究成果，深入了解GAF地理位置路由算法的理论和应用；2. 分析算法的路由原理、特点和运行机制，探讨其在无线传感网络中的优缺点；3. 针对GAF地理位置路由算法，构建实验环境并进行模拟实验，对其性能进行评估和验证；4. 根据实验结果对算法进行改进和优化，提出改进方案；5. 对GAF地理位置路由算法性能的评估和验证进行总结，得出结论和建议。
五、预期成果本研究预期的成果包括：1. 深入了解GAF地理位置路由算法的原理和特点，以及其在无线传感网络中的优缺点；2. 在分析了算法的应用场景和性能之后，提出算法的改进和优化方案；3. 设计并实现GAF地理位置路由算法，并进行模拟实验，验证其路由性能；4. 根据实验结果，评估GAF地理位置路由算法的性能和有效性。
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。
基于地理位置的无线传感器网络路由协议研究进展
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｉｉｎ ｂ ｓ ｄ ｒ ｕｉ ｇｆ ｒｗｉｅｅ ｓｓ ｎ ｏ ｅｗｏ ｋ ｓ ａｃ ｆｐ ｓｔｏ — ａ ｅ ｏ ｔｎ ｏ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒ ｓ
Ｚ ＨＡＮＧ ｎ — ａ ｇ ， Ｌ ｎ — ｉ ｇ ， Ｌ Ｕ Ｙｕ — ｕ Ｈｅ ｇ ｙ ｎ ＩＹｉ ｇ ｙｎ Ｉ ｎｈ ｉ
维普资讯
第 ２ 卷第 １ ５ 期
２０ ０ ８年 １月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｕ ｅ ｓ ｐ ｉ ｔ ｓ ａ ｃ ｆＣ ｍｐ ｔ ｒ ｃ ｏ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ １２ ．
Ｊｎ ０ ８ ａ ．２ ０
象的信息 ， 观察者 知道 何时 何地 发生 何种 事件 … 。无线传 让 感器 网络 中， 很多应用 需要用 到地理位 置信 息。例如 ， 在大 面 积环境探测 中需要知道感兴趣事件发生 的地点 ； 森林火灾灾情 监测 中， 需要 知道火灾 发生的地 域 ； 在军事战场态势监测 中， 不 仅要及时 了解 战场各种事件 发生 与否 ， 同时也要知道该事件发 生 的地域 ， 以便迅 速采取有 效行 动。无线传感 器网络中所感 知 的信息具有地域性 。地理位置信息服务具有很重要 的作用 ； 同 时地 理位 置信 息作 为路 由选择 的依据 ， 对数据的转发具有很强
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｒｖｅ ｅ ｏ ｅ ｅ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏ ｅ ｎ ｌ ｏ ｔ ｍｓ ｏ ｅ ｇ ａ ｈ ｃ ｒ ｕ ｉ ｇ ｆｒｗｉ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｏ ｋ ｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｗ ｄ ｓ ｍｅ ｒｃ ｎ ｖ ｌｔｅ ｒ ｓａ ｄ ａｇ ｒ ｈ ｆ ｏ ｒ ｐ ｉ ｏ ｔ ｏ ｒ ｅ ｓｓ ｎ ｏ ｅｗ ｒ ｓ ｅ ｎ ｉ ｉ ｇ ｎ ｅ
WSN
1.WSN体系包括哪些部分？？各部分的功能是什么？一个典型的传感器网络的体系结构包括：分布式传感器节点、接收发送器、互联网和用户操作界面无线传感器网络中的节点通过飞机播撒或人工部署等方式，密集部署在感知对象的内部或附近。
这些节点通过自组织方式构建无线网络，以协作方式感知、采集和处理网络覆盖区中特定信息，实现对任意地点信息在任意时间的采集、处理和分析。
2。
简述wsn的osi模型即五层协议栈，各层的主要功能。
物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层（1）．物理层：负责信号的调制和数据的收发，所采用的传输介质主要有无线电、红外线、光波等。
WSN推荐使用免许可证频段（ISM）。
物理层的设计既有不利因素，例如传播损耗因子较大，也有有利的方面，例如高密度部署的无线传感器网络具有分集特性，可以用来克服阴影效应和路径损耗。
（2）. 数据链路层：负责数据成帧、帧监测、媒体接入和差错控制。
其中，媒体接入协议保证可靠的点对点和点对多点通信；差错控制则保证源节点发出的信息可以完整无误地到达目标节点。
（3）. 网络层：负责路由的发现和维护，由于大多数节点无法直接与网关通信，因此需要通过中间节点以多跳路由的方式将数据传送至汇聚节点。
而这就需要在WSN节点与接收器节点之间多跳的无线路由协议。
（4）. 传输层：负责数据流的传输控制，主要通过汇聚节点采集传感器网络内的数据，并使用卫星、移动通信网络、Internet或者其他的链路与外部网络通信，是保证通信服务质量的重要部分。
（5）. 应用层：由各种面向应用的软件系统构成。
主要研究的是各种传感器网络应用的具体系统的开发，例如：作战环境侦查与监控系统，情报获取系统，灾难预防系统等等3.简述无线网络介质访问控制方法CSMA\CA的工作原理。
冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量…避免‟1.想发送信息的接点首先“监听”信道，看是否有信号在传输。
如果信道空闲，就立即发送。
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。
基于节点位置信息的无线传感器网络安全组播路由协议
Ａ Ｇ ｅ ｏ ｒ ａ ｈ ｉ ｃ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｓ ｅ ｃ ｕ ｒ ｅ Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｃ ａ ｓ ｔ － － － ｇ ｐ Ｒ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｉ ｎ Ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ Ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ ｇ
２ ０ １ １年 第２ ２卷
８月 第４期
装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｅ ｕ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｍｍ ａ ｎ ｄ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｑ ｐ ｇ ｙ
Ａ ｕ ｕ ｓ ｔ ２ ０ １ １ ｇ Ｖ ｏ ｌ ． ２ ２ Ｎ ｏ ． ４
题 。 无线 传 感 器 网 络 面 临 比 传 统 网 络 更 多 的 威
３］ 。 针对路由面 临 的 如 虚 假 路 由 信 息 、 胁［ 选择性 和 Ｈ ｅ ｌ ｌ ｏ ｆ ｌ ｏ ｏ ｄ 攻 击、 ｙ ［］ 已提 Ｓ ｉ ｎ ｋ ｈ ｏ ｌ ｅ 攻击和 Ｗ ｏ ｒ ｍ ｈ ｏ ｌ ｅ ｓ 攻击等问题 ４ ，
基于节点位置信息的无线传感器 网络安全组播路由协议
２ １ １ １ 赵建平１， 赵建辉 ， 刘晓阳 ， 段慧芬 ， 王 玮 （ 江苏 江阴 ２ １．中国卫星海上测控部 ， １ ４ ４ ３ １； ６ ３ ９ ９ ９ 部队 ） ２．
提出一种 摘 要 针对如传统的安全路 由 协 议 不 适 用 于 组 播 通 信 的 问 题 ， 基于节点位置信息的安全组播路由协议 。 采用随机密钥预分布模型对无线传感器网 络中的节点进行密钥预置 ， 并利用节点位置信息建立虚拟 Ｓ 根据虚拟 Ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒ树 ， ｔ ｅ ｉ － 再对此协议进行安全性 分 析 。 结 果 表 明 ： 该协议能使 ｎ ｅ ｒ树建立安全组播路由协议 ， 每一个节点与其邻居节点间共享一个对称密钥 ， 阻止非法节点参与路由过程 ， 达到建 立安全组播树的目的 。 关 键 词 位置信息 ； 无线传感器网络 ； 组播 ； 安全路由 ； 虚拟 Ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒ树 中图分类号 Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 文献标志码 Ａ （ ） 文 章 编 号 １ ６ ７ ３ ０ １ ２ ７ ２ ０ １ １ ０ ４ ０ １ ０ １ ０ ４ － － － ／ Ｄ Ｏ Ｉ ０． ３ ７ ８ ３ ０ １ ２ ７． ２ ０ １ １． ０ ４． ０ ２ ２ ． ｉ ｓ ｓ ｎ． １ ６ ７ ３ １ － ｊ
无线传感器网络通信协议
要点二
基于协调的MAC协议
节点通过与其它节点协调，分配无线 信道的使用权，例如TDMA（Time Division Multiple Access）和 FDMA（Frequency Division Multiple Access）等。
要点三
基于混合的MAC协议
结合了竞争和协调两种方式，例如 CDMA（Code Division Multiple Access）和OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）等。
用于农田管理、作物协议的重要性
无线传感器网络通信协议是WSN的核心技术之一， 对于网络的性能和稳定性起着至关重要的作用。
通信协议需要满足低功耗、可扩展性、安全性、可 靠性等要求，以适应不同的应用场景和需求。
采用高效的通信协议可以提高网络的寿命、降低能 耗，同时保证数据传输的实时性和准确性。
常见的MAC协议比较
01
02
03
04
05
CSMA/CA和CSMA/CD ：这两种协议简单易实现 ，适用于小型网络。但它 们在大型网络中性能较差 ，因为它们不能很好地处 理节点之间的干扰和碰撞 。
TDMA：TDMA将时间划 分为多个时隙，每个节点 只能在特定的时隙内进行 数据传输。它适用于大型 网络，但实现较为复杂。
安全与隐私保护研究
• 总结词：安全与隐私保护是无线传感器网络通信协议的重要 研究课题，旨在保障网络数据安全和用户隐私。
• 详细描述：无线传感器网络面临着多种安全威胁和隐私泄露 风险，如恶意攻击、数据窃取、节点伪造等。因此，研究安 全与隐私保护机制至关重要。目前，研究工作主要集中在加 密算法、访问控制、安全认证等方面。例如，基于公钥加密 算法的密钥分配机制，保证数据传输和存储的安全性；基于 属性基密码的访问控制机制，根据用户属性授予相应权限； 基于联邦学习的安全认证机制，保护节点身份隐私和数据安 全。此外，还有一些研究工作致力于开发轻量级安全协议和 隐私保护技术，提高网络安全性。
无线传感器网络中一种基于地理位置信息的路由算法
许多严格 的限制。在这些 限制 中， 能量限制 被认为
是最 重要 的一 种 。很 显 然 ， 成 千 上 万 个传 感 器 节 对 点进 行充 电或 更换 电池 是 不 现 实 的 ， 更何 况 有 的环
２０ ０ ７年 ６月 １ 日收 到 ８
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第 ７卷
第２ ３期
２０ ０７年 ｌ ２月
科
学
技Leabharlann 术与工程
Ｖｏ ＿ Ｎｏ． ｌ７ ２３
Ｄｅ ｃ．２０ ７ ０
１７ —８ ９ ２ ０ ） ３６４ —５ ６ １１ １ （ ０７ ２ —０ ００
Ｓ ｉｎｃ ｃ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｃｅ ｅ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｎ ｇｎｅ ｒｎ
路 由算法（ Ｂ Ａ Ｇ ｃ —— Ｇ ０ｒｐｉａ—ａｅ ｌｓ ｒ ｇＡｇｒｈ ， ｅｇａｈｃｌ ｓｄＣｕｔ ｎ ｌ ｉ ｍ） 但仍 需进 一步 完善和 改进。仿真实验证 明了该算法 的有效性。 Ｂ ｅ ｉ ｏｔ 关键词 无线传感器 网络 Ｔ ９５９ ； Ｎ ２ ．２ 路 由算 法 文献标 识码 生命周 期 Ａ
到污染 、 环境不能被破坏或敌对 区域 ）以及其它一 些临时场合 （ 如发生 自然灾害 时 ， 固定通信 网络被
破坏 ） 。
１ Ｌ Ａ Ｈ路 由协 议 Ｅ Ｃ
Ｌ ＥＡＣ Ｈ（ ｏ — ｎ ｒｙ Ａｄ ｐｉｅ Ｃ ｕ ｔｒｎ ｅａ— Ｌ ｗ Ｅ ｅｇ ａ ｔ ｌｓｅｉｇ Ｈｉｒｒ ｖ
研究的核心课题 。能量效率 的策 略体现在 ＷＳ Ｎ设 计 的各个层 面， 如传感 器节点的硬件设计 、 Ａ Ｍ Ｃ协 议、 路由协议和数据融合处理等。
无线传感器网络中的路由协议与拓扑控制研究
无线传感器网络中的路由协议与拓扑控制研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是信息技术与传感器技术相结合的产物，被广泛应用于环境监测、智能农业、智能交通等领域。
在WSN中，节点间的通信是通过路由协议和拓扑控制来完成的。
路由协议用于确定数据的传输路径，拓扑控制则决定节点间的连接关系。
本文将探讨WSN中的路由协议与拓扑控制的研究进展和相关问题。
一、路由协议路由协议是WSN中最关键的技术之一，它决定了数据在网络中的传输路径。
常见的路由协议有多跳协议和基于地理位置的协议。
多跳协议是一种通过多跳传输数据的协议，它适用于网络中节点密集、能量消耗均匀的场景。
其中，最常用的是LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议。
LEACH协议以集群为基本单位，将网络划分为多个簇，每个簇选举出一个簇头节点来负责数据传输。
这样能够减少网络中节点的能量消耗，延长网络寿命。
然而，多跳协议的问题在于网络的吞吐量较低，在网络规模较大时会出现网络拥塞和延迟较高的情况。
基于地理位置的协议则是根据节点的地理位置信息来确定数据的传输路径。
其中，最典型的是GPSR（Geographic and Energy Aware Routing）协议。
GPSR协议利用节点的GPS定位信息来构建网络拓扑，通过选择距离目标节点更近的节点进行数据传输，降低能量消耗，提高网络的吞吐量和时延性能。
然而，基于地理位置的协议对于节点位置信息的准确性和网络规模的扩展性有一定的要求，也容易受到地理环境的影响。
二、拓扑控制拓扑控制是指在WSN中对节点之间的连接关系进行调整和优化，以提高网络的可靠性和性能。
常见的拓扑控制技术有链路估计和拓扑修复。
链路估计技术通过对节点间通信链路的质量进行评估和预测，根据链路质量对节点进行选择和排列。
其中，ETX（Expected Transmission Count）是一种常用的链路估计指标，用于评估节点间的信号强度、干扰和误码率等参数，从而选择可靠的链路进行数据传输。
无线传感器网络路由协议
无线传感器网络路由协议作者：胡白燕来源：《电脑知识与技术》2010年第04期摘要:无线传感器网络是大量经济的传感节点以自组织多跳的方式在一起组成的网络系统。
文章首先阐述无线传感器网络的特点、体系结构、路由协议分类等。
然后重点介绍了两种基于地理信息的路由协议的算法,并深入进行了其优缺点分析。
关键词:WSN;路由协议;GEAR;GPSR中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0839-02Routing of the Wireless Sensor NetworksHU Bai-yan(School of Computer an Technology, Hubei Normal University, Huangshi 35002, China)Abstract: Wireless Sensor Networks is composed of a large number of cheap sensor nodes who connet each other by the way ofnon-center and wireless multi-hop. This paper first introduces the properties,structures of WSN, and the classification of the routing.Then two kinds of routing based on the georaphy location and their advantages and defects are introduced in this paper.Key words: WSN; routing; GEAR; GPSR无线传感器网络(Wirless Sensor Network)是伴随着微电子技术、嵌入式技术、无线通信技术和传感器技术的发展而兴起的一种新型的信息获取技术。
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。
基于节点位置信息的无线传感器网络安全组播路由协议
ｐ ｏ ｏ ｏ ｎ ｗｉｅｅ ｓ ｓ ｎ ｏ ｅ ｗｏ ｋ ｏ ｈ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｓ ｃ ｒ ｌｉａ ｔｒ ｕ ｉ ｇ ｐ ｏ ｏ ｏ ｏ ｐ ｌ ｉ ｇ ｒ ｔ ｃ ｌｉ ｒ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ ｔ ａ ｉｉ ａ ｅ ｕ ｅ ｍｕ ｔｃ ｓ ｏ ｔ ｒ ｔ ｃ ｌｎ ｔａ ｐ ｙ ｎ ｏ ｎ
Ｓｎ ｈ ｌ 击和 Ｗｏ ｍｈ ｌｓ攻击 等 问题Ⅲ ， ｉｋ ｏｅ攻 ｒ ｏｅ 已提
作者 简 介
赵 建 平 ， ， 程 师 ， 士 ． 要 研究 方 向 ： 女 工 硕 主 软件 工 程 及 计 算 机 应 用 ． ｉｎｕｊ ｎ ｙｎ ＠ １ ３ ｃｒ． ｎｕ ｉ－ａｇ ｉｇ ６ ．ｏ ｉ ｎ
对 于一个 给定 的组 播 节 点 集合 ， 始 时源 节 初
点视 所有 组播 节 点 为 活动 的 ， 即组 播 树 没有
任何 组播 节 点 。在 每 次循 环 中 ， 定 一 个 最 缩 确 率 值 的组 ， 后分 别把 该组 Ｓ ｅ ｅ 节 点和组 播 节 然 ｔｉ ｒ ｎ
立 安 全 组 播 树 的 目的 。 关 键 词 位 置 信 息 ； 线 传 感 网络 ； 播 ； 全 路 由 ； 拟 Ｓｅｎ ｒ 无 器 组 安 虚 ｔｉｅ 树 中 图 分 类 号 Ｔ ７ Ｐ２ ４ 文 献 标 志 码 Ａ 文 章 号 １ ７ － １ ７ ２ １ ） ４ ０ ０ — ４ 编 ６ ３ ０ ２ （ ０ １ ０ － １ １０ Ｄ １ ． ７ ３ ｊ ｉｓ ． ６ ３０ ２ ． ０ １ ０ ． ２ ＯＩ ０ ３ ８ ／．ｓ ｎ １ ７ － １ ７ ２ １ ． ４ ０ ２
ｖｒ ｕ ｌＳ ｅ ｎ ｒ ｔ ｅ ｙ ｗｈ ｃ ｈ ｅ ｕ ｅ ｍｕ ｔｃ ｓ ｏ ｔｎ ｒ ｔ ｃ ｌ ｓ ｂ ｉ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｉｙ ｏ ｈ ｓ ｐ ｏ ｏ ｉｔ ａ ｔ ｉ ｅ ｒ ｅ ｂ ｉｈ ｔ ｅ ｓ ｃ ｒ ｌｉａ ｔｒ ｕ ｉ ｇ ｐ ｏ ｏ ｏ ｕ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｃ ｒｔ ｆｔ ｉ ｒ ｔ —
无线传感器网络中的地理路由协议设计
无线传感器网络中的地理路由协议设计无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由许多小型、低功耗、自组织的传感器节点组成的分布式系统。
由于节点数量巨大、节点分布范围广、节点功耗较低等特点，WSN在环境感知、数据采集和监测等方面有着广泛的应用。
但是，WSN的路由问题一直是WSN研究的热点之一，而地理路由协议是WSN中常用的一种路由协议。
地理路由协议是一种基于节点地理位置信息的路由协议，与基于拓扑结构的路由协议相比，具有更好的可扩展性和容错性。
本文将详细介绍地理路由协议的设计原理、优缺点以及常用的地理路由协议。
一、地理路由协议的设计原理地理路由协议利用节点的地理信息进行数据传输路由，节点将数据包发送给距离自己最近的节点，最终到达目的节点。
节点的地理位置信息可以通过GPS等技术获得，或者使用先验知识获取。
在传输数据包时，节点之间传递的是下一跳节点的信息，而不是整个路径的信息，这降低了网络中的路由负载和数据包延迟。
地理路由协议一般分为两类：基于位置的无穷小区域算法（Greedy Perimeter Stateless Routing，GPSR）和基于位置的洪泛算法（Geographic Location-Aided Routing，GLAR）。
GPSR是一种典型的贪心算法，它的基本思路是每个节点先将数据包发往距离目标节点最近的节点，然后不断向目标节点前进。
GLAR则采用洪泛策略，在整个网络范围内广播数据包并标记已经访问过的节点，不断缩小搜索范围直到找到目标节点。
二、地理路由协议的优缺点地理路由协议相比于基于拓扑结构的路由协议具有以下优点：1. 可扩展性：节点位置可以动态发生变化，地理路由协议可以适应动态网络拓扑，具有更好的可扩展性。
2. 容错性：地理路由协议不需要维护拓扑结构信息，单个节点的故障不会引起整个网络的故障。
3. 路由负载小：地理路由协议只需传递下一跳节点的信息，而不需要传递整个路径的信息，降低了路由负载。
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。
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基于地理位置的无线传感器网络路由协议Routing Algorithms Based on Location Information for Wireless Sensor Network郑锴,童利标,陆文骏摘要：基于地理位置的路由协议是无线传感器网络路由协议研究的一个重要方向。
利用位置信息指导路由的发现、维护和数据转发，能够优化路径选择，减少路由能耗，实现网络的全局优化。
从限制洪泛机制、虚拟分区机制、最优路由确认机制3个方面，可以看出地理位置信息在路由协议中的重要性。
关键词：无线传感器网络；路由协议；地理位置；虚拟分区Abstract:Routing algorithms based on geographical location information is an important research subject in the wireless sensor network. The routing algorithms based on geographical location information can confirm the best routing, reduce the energy consumption, and optimize the whole network. Through three aspects involving the flooding restriction scheme, the virtual area partition scheme and the best routing choice scheme, the importance of location information is seen in the routing algorithm.Key words:wireless sensor network; routing algorithm; location information; virtual area partition无线传感器网络(WSN)是将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点设置在无人值守的监控区域，构成的智能自治测控网络系统。
在WSN的实际应用中，尤其是军事应用中，往往需要实现对传感器节点的定位，获取监控区域的地理位置信息，因此，位置信息也很自然地被考虑到WSN路由协议的设计中。
基于地理位置的路由协议是当前路由协议研究的一个重要方向，受到了广泛关注。
基于地理位置的路由协议利用位置信息指导路由的发现、维护和数据转发，能够实现信息的定向传输，避免信息在整个网络的洪泛，减少路由协议的控制开销，优化路径选择，通过利用节点位置信息构建网络拓扑图，易于进行网络管理，实现网络的全局优化。
国内外的学者针对不同的应用背景已经提出了多种基于地理位置的路由协议，如何充分地利用地理信息来实现高效的路由是研究的重点。
本文将具体分析地理信息在路由协议中的应用，分别从限制洪泛机制、虚拟分区机制、最优路由确认机制等3个方面进行分析。
1 基于位置信息的限制洪泛机制传统的Flooding洪泛路由协议具有简单性和鲁棒性的优点[1]，许多路由协议的设计中都采用了洪泛路由的思想，然而洪泛路由存在着信息重叠和信息“内爆”现象，造成了大量的信息冗余和盲目的资源浪费。
利用距离、方位等地理信息来指导和限制路由洪泛，界定洪泛路由搜索区域，能够大大提高路由搜索的方向性和有效性。
当在路由受限区域内没有合适的路径时，可以自适应地对洪泛区域进行调整，或采用传统洪泛的方法继续进行路由搜索。
受限洪泛区域主要有距离受限域、角度受限域和矩形受限域等形式。
1.1 距离洪泛受限域目的区域的位置不确定时，可以构建一种简单的距离限制域：路由搜索信息向距离信息发送节点更远的方向进行洪泛，只有距离信息发送节点更远的节点收到数据包时才进行转发，通过这种方式能够减少信息的冗余。
目的区域的位置能够确定时，可以由距离目的区域更近的节点所在的区域来构成路由请求区域。
如位置辅助路由(LAR)协议中确定路由请求区域的其中一种方案，便采用了这种思想[2]。
1.2 角度洪泛受限域角度限制域是根据某一个角度而确定的受限域，也就是说，位于一定的角度范围内的中间节点才能作为路由洪泛的中继转发节点。
限制角度的选取有多种方法，图1、图2和图3分别示意了3种角度选取方法。
图1中所确定的角度受限域由两条相交的射线OM和OP所构成[3]，以源节点S和目的节点D为圆心、以RS和RD为半径构造了两个界限圆，不妨假设RS >RD，可以得出两圆的公切线以及它们的交点O，易于算出限制角∠SOM的度数。
RS 和RD的大小根据具体应用进行设定。
图2中所确定的限制角度是变化的，而不是固定不变。
S 点为源节点，D点为目的节点，X为一个中转节点。
X所转发的路由请求包中包含限制角∠DXM，可以根据式(1)计算：收到X转发的数据包的节点J和K分别计算∠DXJ和∠DXK，并与∠DXM比较大小。
若该角度小于限定角的节点继续转发数据包，则节点K丢弃数据包，节点J 将转发路由请求数据包，并且节点J 将按照上述处理方法更新限定角的大小并继续转发数据包。
图3中源节点的路由请求数据包中包含自身的位置信息和预定的限制角度[4]，中间节点M 收到数据包后，通过三角公式可以得出自己和源节点S、目的节点D间的夹角∠SMD，如果∠SMD大于预定的转发限制角，则继续转发，否则就丢弃数据包。
预定的限制角度可以根据具体应用进行设定。
1.3 矩形洪泛受限域矩形限制域即是通过一定的策略所划定的矩形洪泛区域，具体给出以下两种划分方法。
图4中的矩形区域即为矩形受限域的一种构造方法。
以源节点S 和目的节点D 作为两个顶点总可以构造矩形区域。
为提高路由请求的成功率，可以将目的地扩展为一个半径为R 的圆形区域进行优化。
半径R 一般不超过节点的通信半径，其设置可以根据节点的稠密程度进行调整，一般情况下，如果节点稠密可以将R 设定得小些，如果节点稀疏则可以将R 设定得大些，以保证路由的成功率。
图5中给出了另外的一种矩形受限区域[5]，源节点S 和目的节点D分别作为所构造矩形两条对应边L1、L2的中心，以与源节点和目的节点所构成的直线所平行的两条线段L3、L4作为矩形的另外两条边。
其中w 为L1、L2的边长，其大小可根据具体应用进行设定。
此外，通过对整个区域划分为网格，进而查询信息分别在各个矩形网格内进行洪泛，如双层数据发布(TTDD)协议[6]，也可以理解为矩形限制域的一种构造方法。
2 基于位置信息的网络虚拟分区机制基于虚拟分区的路由机制是利用地理位置信息将整个监控区域划分为若干子区域，进而利用区域的位置信息来设计路由的机制。
它适合于大规模网络，可扩展性强，利用组织结构设计的方法较好地解决了大规模网络的协同问题；各分区所包含的位置信息利于路由的建立，能够实现方向性信息传输，减少信息传输的盲目性，减少信息冗余，便于信息融合和移动节点处理，信息传输的实时性好；此外通过对区域内的节点的任务分配和调度，可以使部分节点处于休眠状态，节省能量，延长网络寿命。
虚拟分区可以有多种形式，包括规则的几何网络分区、虚拟极坐标系统以及由分簇算法形成的不规则分区等。
具体实现中，可以考虑将整个网络均衡地划分为网格区域；也可以根据节点密度、连通度、网络规模等信息将网络非均匀地划分为若干分区。
路由搜索过程中，可分为区域内路由和区域间路由两个过程分别进行考虑。
2.1 规则网络区域的划分规则网络分区可以考虑采用包括矩形、正六边形、三角形、菱形、圆形、扇形区域等多种形式。
正六边形区域是借鉴蜂窝网的小区机制，由于其计算较为复杂，较少采用；圆形区域方法是通过比较分区半径和节点到分区中心点距离确定节点的所属分区，在分区的边界会有重叠；文献[7]中提出了三角形或菱形区域的分区方法，即是将网络区域划分为三角形或菱形的网格分区。
文献[8]中提出了将网络区域划分为环带扇形栅格的分区方法；矩形区域划分方法不存在重叠区域，实现过程比较简单，在实际中得到了较多的采用。
方形网格是最常用的矩形分区方法，是较多地采用的一种分区方式，如基于位置的能量感知路由(GAF)[9]、TTDD、基于网格的路由(GRID)、基于网格的分簇路由(GROUP)[10]等协议。
本文中将对几种典型的基于方形网格的路由协议进行分析。
GAF协议中，根据节点的位置信息和通信半径，将网络区域划分成若干虚拟单元格，保证相邻单元格中的任意两个节点都能够直接通信。
假设所有节点的通信半径为R，网格区域划分的边长为r，则为了保证任两个单元格间的通信，需要满足。
网格内采用让部分节点进入休眠状态以减少能量消耗的拓扑控制算法，同时采用节点状态转换机制控制节点的状态。
GAF的核心思想是尽量通过使虚拟网格中的每个区域的代表节点总是处于激活状态模式来保持网络互联。
TTDD协议中，当多个节点探测到事件发生时，选择一个节点作为发送数据的源节点。
源节点以自身作为格状网的一个交叉点构造一个格状网。
其过程是：源节点先计算出4个相邻交叉点的位置，利用贪婪算法请求最接近交叉点位置的节点成为转发节点，转发节点继续这个过程直至请求任务超时或到达网络边缘。
转发节点保存了事件和源节点的信息，是以后进行数据传输的参与者。
在汇聚节点进行数据查询时，汇聚点的查询请求采用洪泛的方式在在交叉点间传播，直到源节点收到查询请求，数据反向传送到汇聚节点。
GRID协议中整个网络被分成若干固定大小的虚拟网格，路径由一组特定的虚拟网格组成。
每个网格中通过一定的方法选取一个节点作为网关，负责所有经过本网格的数据包的转发，路由采取从网格到网格的方式。
文献[5]中给出了多种网格边长的确定方法，其中，若设节点的通信半径为R，网格边长为r，则当满足时，就能保证对角的相邻网格间节点的通信畅通，即能满足八向邻域网格间的通信。
GROUP协议中，每隔一定的时间，由Sink点选出网格种子节点，进而建立以网格种子节点为基准点的一定宽度的虚拟格子。
每个网格中选举出一个节点作为簇头节点，簇头节点一般接近网格交叉点，在簇头节点周围一定范围内的节点都属于该簇。
2.2 虚拟极坐标系统虚拟极坐标系统是一种较为特殊的角度分区方式，适用于数据中心存储方式的地理位置辅助路由(GEM)协议[11]基本思想便是建立一个虚拟极坐标系统来表示实际的网络拓扑结构。
网络中的节点形成一个以汇聚节点为根的带环树，每个节点用到树根的跳数距离和角度范围来表示，节点间的路由通过这个带环树来表示。
虚拟极坐标系统建立过程为：由汇聚点将角度范围分配给每个子节点，如[0，90]。
每个子节点得到的角度范围正比于以该节点为根的子节点的数目。
每个子节点按照同样的方式将自己的角度范围分配给它的子节点。