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。

2.TORA（Temporally-Ordered Routing Algorithm）：TORA是

一种分层路由协议，它通过建立自组成的拓扑结构，自适应更新

路由信息，进行满足多重目标的数据传输，同时其重传机制也很

灵活。

3.AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）：AODV是一

种无线自组网中的分布式路由协议。它采用基于需求的路由发现

机制，只在需要时建立路由，从而避免了维护路由的开销，同时

由于具有适应性的路由机制，使得其在移动容易的无线传感器网

中运行得非常良好。

四、路由协议研究方向

1. 路由协议的能耗优化：考虑到传感器网络的特点，目前的WSN的路由协议需要以能源消耗最小化为优化的目标。

2. 路由协议的可靠性研究：对于频繁断链的无线传感器网络，

研究路由协议的可靠性，保证数据的传输尽可能地连续，是非常

重要的。

3. 路由协议的实时性研究：对于一些应用场合，数据的实时性

非常重要，因此需要设计能够实时传输数据且延迟小的路由协议。

4. 基于距离和方向的路由协议：由于无线传感器网络中的节点

的特殊性，距离和方向的信息非常重要，因而在路由协议的设计

中需要考虑到这些因素。

总之，无线传感器网络中的路由协议研究对于WSN的优化和发展至关重要，应该引起越来越多的学者和研究者的关注。