無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議與改進

1 引言
無線傳感器網(wǎng)絡WSN(Wireless Sensor Network)是傳感器、通信和計算機3種技術相結合的產(chǎn)物，南于無線傳感器網(wǎng)絡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，因而具有廣泛的應用前景。無線傳感器網(wǎng)絡具有很多不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡的特點，如能量嚴重受限、拓撲結構頻繁變化等。因此，WSN網(wǎng)絡協(xié)議的設計同現(xiàn)有各種網(wǎng)絡協(xié)議的設計大不同，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)絡層路由協(xié)議算法作為一項關鍵技術已成為目前研究的熱點。

2 無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議
由于WSN路由協(xié)議分類標準有很多，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
平面路由認為傳感器網(wǎng)絡中的各節(jié)點具有相同的功能和平等的角色，節(jié)點或將自己的事件檢測結果主動報告給其他節(jié)點，或者是其他節(jié)點向檢測事件的節(jié)點發(fā)出查詢信息，數(shù)據(jù)傳輸通過多節(jié)點的多跳路由協(xié)作轉發(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以數(shù)據(jù)為中心的算法，通過節(jié)點問的協(xié)商機制減少數(shù)據(jù)冗余和能量損耗。SPIN是一種基于協(xié)商機制的以數(shù)據(jù)為中心的路由算法，SPIN先對節(jié)點收到的數(shù)據(jù)的特點進行高層次的抽象，形成描述節(jié)點收到數(shù)據(jù)特點的元數(shù)據(jù)(meta-data)。在轉發(fā)收到的數(shù)據(jù)前，節(jié)點 A先用元數(shù)據(jù)與相鄰節(jié)點B進行協(xié)商，發(fā)送ADV信號判斷節(jié)點B是否需要該數(shù)據(jù)(圖la)。如果節(jié)點B對元數(shù)據(jù)代表的數(shù)據(jù)有需求，就發(fā)出反饋信號REO(圖 lb)。否則就丟棄該ADV信號，然后節(jié)點A就將數(shù)據(jù)DATA轉發(fā)給節(jié)點B(圖lc)。節(jié)點B收到從節(jié)點A轉發(fā)來的數(shù)據(jù)后，采用與節(jié)點A相同的處理方法。先用元數(shù)據(jù)與其相連的所有節(jié)點協(xié)商是否需要該數(shù)據(jù)，發(fā)送ADV信號(圖1d)。如果節(jié)點有需求則回復REQ信號，無需求則直接將ADV信號丟棄(圖 1e)，然后節(jié)點B將向所有回復REQ信號的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)DATA(圖1f)。