無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議與改進(jìn)

1 引言
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Network)是傳感器、通信和計(jì)算機(jī)3種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，南于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯信息世界與客觀物理世界融合在一起，改變了人類與自然界的交互方式，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很多不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，如能量嚴(yán)重受限、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化等。因此，WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)同現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)大不同，因而面臨著各種新的挑戰(zhàn)。在協(xié)議棧的眾多協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議算法作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已成為目前研究的熱點(diǎn)。

2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議
由于WSN路由協(xié)議分類標(biāo)準(zhǔn)有很多，因此路由協(xié)議的分類方法也多種多樣。根據(jù)路由協(xié)議不同的工作原理將路由協(xié)議劃分為兩種類型，并分析每種類型的典型路由協(xié)議。
2．1 平面路由
平面路由認(rèn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)具有相同的功能和平等的角色，節(jié)點(diǎn)或?qū)⒆约旱氖录z測(cè)結(jié)果主動(dòng)報(bào)告給其他節(jié)點(diǎn)，或者是其他節(jié)點(diǎn)向檢測(cè)事件的節(jié)點(diǎn)發(fā)出查詢信息，數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)多節(jié)點(diǎn)的多跳路由協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)完成。信息協(xié)商傳感器SPIN(Sensor Protocols for Information via Negotiation)是平面路由中第一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心的算法，通過(guò)節(jié)點(diǎn)問(wèn)的協(xié)商機(jī)制減少數(shù)據(jù)冗余和能量損耗。SPIN是一種基于協(xié)商機(jī)制的以數(shù)據(jù)為中心的路由算法，SPIN先對(duì)節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行高層次的抽象，形成描述節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)特點(diǎn)的元數(shù)據(jù)(meta-data)。在轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)前，節(jié)點(diǎn) A先用元數(shù)據(jù)與相鄰節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行協(xié)商，發(fā)送ADV信號(hào)判斷節(jié)點(diǎn)B是否需要該數(shù)據(jù)(圖la)。如果節(jié)點(diǎn)B對(duì)元數(shù)據(jù)代表的數(shù)據(jù)有需求，就發(fā)出反饋信號(hào)REO(圖 lb)。否則就丟棄該ADV信號(hào)，然后節(jié)點(diǎn)A就將數(shù)據(jù)DATA轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B(圖lc)。節(jié)點(diǎn)B收到從節(jié)點(diǎn)A轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后，采用與節(jié)點(diǎn)A相同的處理方法。先用元數(shù)據(jù)與其相連的所有節(jié)點(diǎn)協(xié)商是否需要該數(shù)據(jù)，發(fā)送ADV信號(hào)(圖1d)。如果節(jié)點(diǎn)有需求則回復(fù)REQ信號(hào)，無(wú)需求則直接將ADV信號(hào)丟棄(圖 1e)，然后節(jié)點(diǎn)B將向所有回復(fù)REQ信號(hào)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)DATA(圖1f)。