一一 ～…… …… 一一一一……～…～…一 ： 璺…一…～ 一…… 路由协议在无线传感器网络中的应用 孟祥丰 （渭南师范学院陕西渭南７１４０９９） 【摘要】：无线网络技术的不断发展，产生了许多新的应用，无线传感器网络就是其中之一，目前 已成为发展最迅速的无线网络技术之一，无线传感器网络在国内和国外是一个新的研究方向，吸引了 许多研究者和机构的注意力。无线传感器网络体系结构中路由技术举足轻重。本文在介绍无线传感器 网络后，对现有的路由协议进行了分类，剖析了几个代表性的路由协议，总结出这些协议的优缺点。为 ｗｓＮ路由协议的的深入研究提供参考。 【关键词】：路由协议；无线传感器网络；深入研究 １引言 境中传递。 在当今社会，无线传感器网络（ＷＳＮ）渐渐成为广 大学者研究的热点问题，无线传感器网络由许多传感 ３无线传感器网络节能路由协议 ３．１低能耗路由协议 ３．１．１ ＬＥＡＣＨ协议 器节点组成，传感器具有低成本、能耗少和多功能的 特点，在环保、建筑、交通等方面得到了广泛的应用， 尤其在一些网络不存在的情况下或者人员到达不了 ＬＥＡＣＨ协议，全称“低功耗自适应集簇分层型协 议”，是无线传感器网络专有的路由协议［２１。其主要思 体能量消耗分派到每个传感器节点，仿真表明，该协 议可以节省能源，延长网络生命周期１５％，网络的生 存时间明显提高，能源消费比以前的协议明显降低。 ＬＥＡＣＨ是最早提出的分簇理论的路由协议， 的区域，还有一些容易被破坏的区域，如战场、自然灾 想是在传感器网络中随机的产生簇头节点，网络的整 害多发区域等。传感器网络的应用潜力则更为广泛。 ２传感器网络及其路由协议 ２．１无线传感器网络 无线传感器网络综合了传感器、嵌入式计算、分 布式信息处理、无线通信等技术的新兴网络，传感器 ＬＥＡＣＨ提出了一个概念称之为“轮”，周期性执行轮 节点可以配合监测、检测、收集网络环境区域或者其 的过程，其中一轮执行的过程包括两个阶段，簇建立 中对象的信息，并对信息进行处理，而且还能进一步 阶段和数据传输阶段。 获取更为详细准确的的数据，然后传送给这些数据信 ＬＥＡＣＨ协议借助簇头通过数据融合将多个消息 息的用户ｌｌｌ。ＷＳＮ可以在任何情况下为人们提供大量 合并，从而减少数据的发送次数，进而降低能耗【３Ｉ。另 详细、可靠的物理世界的真实信息，已经开始应用在 外，由于采用了轮转的方式让所有节点都能有担当簇 军事、农业、建筑、医疗、家居等方面，并且有越来越热 头的机会，防止了单一节点能量消耗过快，均衡了整 的趋势，由此可以预见，在未来的网络中无线传感器 个网络的能耗。因此，ＬＥＡＣＨ是一种优秀的节能路由 网络会具有举足轻重的地位，人类未来的生产生活中 协议。 无线传感器网络将必不可少。 ２．２无线传感器网络路由协议 ３．１．２ ＰＥＧＡＳＩＳ协议 ＰＥＧＡＳＩＳ协议是基于ＬＥＡＣＨ协议而改进的协 无线传感器网络的传感器节点的ＣＰＵ是微处理 议，与ＬＥＡＣＨ协议相比，ＰＥＧＡＳＩＳ协议只用一个簇 器，它的供电方式是电池供电，所以其计算处理能力 头，ＰＥＧＡＳＩＳ协议的主要思想是将全网看成一个簇 和续航时问受到了很大的，因此需要路由协议监 群，称之为链，节点从它相邻一边的节点接收数据，接 控网路拓扑变化，建立、维护和删除节点之问的路由， 收到的数据与自身数据融合成为一个新的和原来数 以保证节点间信息能准确、高效和及时的在恶劣的环 据包大小一样的新数据包，然后将新数据包发送给节 基金项目：陕西省教育厅科学研究计划（１４ＪＫ１２５１）、渭南师范学院科研计划（１４ＹＫＰ０１２） ・４６・ 福建电脑ｌ ２０１４年第６期 一…一……一…一…一 童…～ 建… 皂…一照… …… 一，… …， … 骚ＵＪ｛ＡＮ ＣＯＭＰＵＴ融秘 点另一边的相邻节点，以此类推，数据包到达一个“领 本思想：当传感器网络向某一区域进行查询时，该查 导”节点，再由其发送到基站［４１。所有节点轮流担当“领 询数据中一般会包含位置属性的信息，通过这个信 导”节点，在网络中每个节点都担当过“领导”节点后， 就开始新一轮的通信。 相比于ＬＥＡＣＨ，ＰＥＧＡＳＩＳ节能体现在下面几点： 息，可以将网络中的数据传输到相应的区域，该协议 引入了估计成本和学习成本的理念，一般是比较估计 成本和学习成本的大小然后选择相对距离更近的汇 （１）在数据的收集阶段，ＰＥＧＡＳＩＳ协议中节点不需 聚节点最为下一个节点来进行数据的传输。该协议基 要进行远距离的通信只和周围节点通信，由于距离的 于ＤＤ协议提出的，但相比之下ＧＥＡＲ协议只向特定 缩短所以达到了节能的目的。 区域中发送信息，而不是像ＤＤ协议一样在整个网络 （２）ＬＥＡＣＨ协议中簇头需要接受很多数据，而 中发送，所以相比之下ＧＥＡＲ协议比ＤＤ协议更为节 ＰＥＧＡＳＩＳ协议中“领导”节点最多接收两个节点发送 过来的数据包。 ｆ３）ＬＥＡＣＨ协议中有多个簇头与基站通信，ＰＥ— ＧＡＳＩＳ协议中只用一爪‘‘领导”几点与基站通信。 ３．２其它典型的路由协议 ３．２．１ ＳＰＩＮ协议 ＳＰＩＮ协议的主要思想是：数据协商技术，发送数 据之前会通过交流来确定是否有节点需要此数据，节 点通过元数据来观察接收数据中有没有重复的信息， 如此一来就解决了内爆、重叠、和资源盲目使用的问 题。在节点间通信时一共有三种数据包，ＡＤＶ、ＲＥＱ 以及ＤＡＴＡ。信息源在发送信息之前，源节点会传送 ＤＡＴＡ信息，并广播包含ＤＡＴＡ数据描述的ＡＤＶ信息 到相邻节点，如果需要该ＤＡＴＡ信息，就发送一个请 求给信息源，信息源接收请求，随即选择合适的路径 发送所需信息。 ３．２．２ ＤＤ协议 ＤＤ协议（定向扩散协议）是无线传感器网络所特 有的一个路由协议，汇聚节点把查询的任务以兴趣消 息的形式封装，并用洪泛方式将消息传送到其他节 点，消息在传播的时候，ＤＤ协议将一步步在所经过的 节点上建立反向的数据源到汇聚节点的传输梯度。同 时，节点会按照建立好的梯度方向将数据传输到汇聚 节点，ＤＤ协议引入了网络梯度的概念。ＤＤ协议优点 在于在信息传播时会按照经验选取优化路径缓存，从 而降低能耗，与此同时还能提高节点间通信的有效性 和可扩展性。 ３．２．３ ＧＥＡＲ协议 ＧＥＡＲ协议是典型的地理位置路由协议，它的基 能。 ４整理与归纳 本文介绍了在无线传感器网络的基础上，分析了 低功耗路由协议ＬＥＡＣＨ及ＰＥＧＡＳＩＳ协议，列举了时 下几种比较好的节能路由协议，通过对各个节能路由 协议的研究、对比、分析。希望能对无线传感器网络节 能路由协议的改进起到一定的推动作用。综上所述总 结出了几点无线传感器网络路由协议提高能量利用 率，降低传感器网络能量消耗的方法： （１）数据融合。对数据进行融合保证数据包不至于 太大，从而降低网络开销，节省能量。 （２）数据命名。对用户所需数据进行命名从而达到 高度搜索的目的，数据就不用在网络中重复多次发 送，从而降低网络开销。 ｆ３１局部协商技术。协商技术能够使各节点间有目 的的发送必要的数据信息，节点间就不用重复的收发 大量冗余信息，节点的能量就不会有不必要的浪费。 （４）随机路由选择。路由协议支持到目的地的低开 销多种路由会使网络负载趋于平衡，延长网络寿命。 参考文献： ［１］唐勇周天明，张欣．无线传感器网络路由协议研究进展［Ｊ］． 软件学报，２００６．１７（７）：１５８８—１６００． ［２］尚凤军．无线传感器网络通信协议［Ｍ］．北京：电子工业出版 社．２０１ １．６８—６９． ［３］许毅．无线传感器网络原理及方法［Ｍ］北京：清华大学出版 社．２０１２．１—２． １ ４ Ｊ Ｓ Ｓｈａｋｋｏｔｔａｉ，Ｔ Ｓ Ｒａｐｐａｐｏｒｔ，Ｐ Ｃ Ｋａｒｌｓｓｏｎ．Ｃｒｏｓｓ ｌａｙｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｌＪ ｊ．ＩＥＥＥ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ，２００３，４１ （１０）：７４－８０． ２０１４年第６期Ｉ福建电脑 ・４７・
