WSN路由协议的特点,评价指标和分类 (1)
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。
第4章WSN通信与组网技术---03教材
汇聚节点是数据发送的目标节点。大写字母表示节点，如节点A， 节点右侧括号内的数字表示节点的可用能量。图中的双向线表示节点之 间的通信链路，链路上的数字表示在该链路上发送数据消耗的能量。在 图中，从源节点到汇聚节点的可能路径有4条。
最小开销前行算法MCFA协议(Minimum Cost For warding Algorithm for Large Sensor Networks)充分利用了传感器网 络中的数据传输不对称的特点，即大多的数据流都是从传感器节 点向Sink节点的方向传输。
该算法根据能量和路径情况来灵活地测出节点的开销情况， 但是它存在着如下一些问题：首先它不得不考虑延迟、信道错误 和节点失败等问题，这就增大了算法的复杂度；其次，Sink节点 的数目不能太多，否则节点要存储大量到Sink节点的开销信息， 会增大存储负担；再次，开销域的建立时间取决于网络的大小， 如果网络太大的话，建立整个开销域的时间会让人无法忍受；最 后，网络负载不是很平衡，那些距离Sink节点较近的开销较小的 节点容易很快耗尽能量。
保证QoS的路由协议是指在路由建立时，考虑时延、丢包率 等QoS参数，从多条可行的路由中选择一条最适合QoS应用要求 的路由；或者根据业务类型，保证满足不同业务需求的QoS路由 协议。
4.8.2 平面路由协议
1. Flooding and Grossing协议
1） 洪泛路由协议
洪泛路由协议(Flooding Protocol)是一种最早的路由协议， 接收到消息的节点以广播的彤式转发报文给所有的邻居节点。
①网络由一个基站和一个由传感器节点构成的网络组成，并且传 感器节点都拥有相同的初始能量值；
②基站拥有持续的能量补充，可以方便的向节点传送指令和数据。
TEEN利用LEACH的策略形成簇群，在每次簇群重组的时候， 群头节点除了广播数据属性以外，还要广播硬门限和软门限。其工 作过程为：节点连续地感应周围的情况(此时发射机处于关闭或者休 眠状态)，当节点收集到的数据首次大于硬门限值时，节点就打开发 射机向群头节点报告信息。感应到的数据保存在节点内部的一个状 态变量(State Viable，SV)。当最新感应到的数据值大于硬门限并 且这个值和SV的差值大于或等于软门限时，节点才进行数据发送。
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。
WSN中路由协议
WSN中的路由协议主讲：彭菊萍组员：马小龙、任海英、王玉龙班级：兰州大学2008 级计算机技术班PPT构成1、WSN的体系结构2、路由协议的定义3、WSN的特点及对路由设计的影响4、路由协议的关键问题分析5、路由协议的分类6、典型路由协议一、 WSN的体系结构Node 有四个基本组件构成sensing unitprocessing unitTransceiver unitpower unit可能有的取决于应用程序需要的组件location finding system：许多路由技术和传感任务需要精确获悉节点位置power generator：在特定状况下需要提供长时间的电源支持Mobilizer：需要移动节点到另一个地方执行指定的任务The sensor networks protocol stackphysical layer实现简单、强壮的数据调制，发送、接收MAC层考虑节点的通信环境噪声和节点的移动，且需要降低能量消耗，最小化和邻居节点的广播冲突. 负责数据成帧，帧检测，媒体访问控制和差错控制network layer路由生成和路由选择transport layer数据流传输控制，是保证通信服务质量的重要部分application layer根据传感任务的不同，可以建立不同的applicationpower management plane管理传感器节点如何使用能源，各个协议层都要考虑节省mobility management plane监测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使node 能动态跟踪其邻居节点的位置task management plane在一个给定的区域内平衡和调度监测任务二、路由协议路由协议是 WSN的关键技术之一，它负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点主要包括两个方面的功能：寻找源节点和目的节点的优化路径将数据分组沿着优化路径正确转发与有线网络和蜂窝式无线网络不同， WSN中没有基础设施和全网统一的控制中心在这种无中心的环境下，路由可以看成分布式地获取网络拓扑信息，以一定准则计算路径并对路径进行维护的过程。
无线传感器网络通信协议
CATALOGUE目录•无线传感器网络概述•无线传感器网络通信协议基础•典型的无线传感器网络通信协议•无线传感器网络通信协议的性能评价与优化•无线传感器网络通信协议的未来发展趋势无线传感器网络概述无线传感器网络定义•定义：无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由一组自主、分布式、无线连接的传感器节点组成的网络，用于监测和记录环境参数，并将数据传输到中心节点进行处理和分析。
传感器节点具有自主性，能够独立完成数据采集和传输任务，同时具备分布式处理能力，能够实现节点间的协同工作。
自主性和分布式采用无线通信技术，实现节点间的数据传输和通信，降低了网络布线的成本和复杂性。
无线连接传感器节点通常具有有限的计算、存储和能量资源，需要在资源受限的情况下实现高效的数据采集和传输。
资源受限无线传感器网络的特点用于监测环境参数，如温度、湿度、气压、光照等，广泛应用于农业、林业、气象等领域。
环境监测监测工业生产过程中的参数，如温度、压力、流量等，实现工业自动化控制和优化。
工业控制用于智能家居系统中的环境参数监测和设备控制，提高家居生活的舒适性和智能化程度。
智能家居监测人体生理参数，如体温、心率、血压等，实现远程医疗和健康管理。
医疗健康无线传感器网络的应用场景议基础通信协议是一种规定设备间如何进行数据交互的规则和标准。
定义在无线传感器网络中，通信协议确保了各个传感器节点能够准确、高效地交换信息，是实现协同工作和数据收集的基础。
重要性通信协议的定义与重要性用于媒体访问控制，决定无线信道的使用方式，如何分配通信资源等。
MAC协议路由协议数据融合协议确定数据在传感器节点间的传输路径，以保证数据的可靠传输和能量的高效利用。
用于减少数据冗余，提高信息的质量，同时降低能量消耗。
030201无线传感器网络通信协议的分类能量高效可扩展性可靠性安全性无线传感器网络通信协议的设计目标01020304由于传感器节点通常能量受限，因此协议需要优化能量消耗，延长网络寿命。
WSN路由协议解析
簇维护协议要解决在节点移动过程中的簇结构维护，其中包括移动 节点退出和加入簇，簇的产生和消亡等功能。
• 分层路由协议比较适合于无线传感器网络，但成簇过程会产生一 定的能源消耗，如何产生有效的簇类也正是各地学者深入研究的 问题。
由信息。 • 拓扑结构和路由表内容按需建立，它可能仅仅是整个拓扑结构信
息的一部分。 • 优点:不需要周期性的路由信息广播，节省了一定的网络资源。 • 缺点:发送数据分组时，如果没有去往目的节点的路由，数据分
组需要等待因路由发现引起的延时。
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路由协议分类（2）
按网络管理的逻辑结构划分
– 平面结构路由:
第五章 路由协议
内容提要
WSN路由协议概述 WSN路由协议分类 能量感知路由协议 基于查询的路由协议 集群结构路由协议 地理位置路由协议
内容提要
WSN路由协议概述 WSN路由协议分类 能量感知路由协议 基于查询的路由协议 集群结构路由协议 地理位置路由协议
具有高可扩展性
网络规模，节点上千个，节点越多，路由收敛越慢、路由越不 稳定，Ad Hoc的路由不能照搬
网络拓扑变化强
节点移动、失效 & 无线信道 & 规模大，拓扑变化频繁，如何 建立快速收敛、复杂度低的路由？）
传感器网络路由中使用数据融合技术（数据为中心）
传统网络以点对点通信，保证数据“完整无误”；WSN强调数 据汇聚，为了降耗，每个节点都进行数据融合，减小通信量
• 平面结构是指网络中各节点在路由功能上地位相同，没有引入 分层管理机制。
• 优点：网络中没有特殊节点，网络流量均匀地分散在网络中， 路由算法易于实现。
典型的WSN路由协议
典型的WSN路由协议典型的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）路由协议有多种，其中包括基于层级结构的协议、基于分簇结构的协议、基于数据中心的协议等。
在以下文本中，我将详细介绍这些典型的WSN路由协议。
一、基于层级结构的协议基于层级结构的WSN路由协议通常将网络节点划分为多个层级，如根节点、中间节点和叶子节点。
这些协议的主要目标是将传感器节点的数据从低层级传输到高层级，从而实现对数据的收集和处理。
1. LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）LEACH是一种基于层级结构的分簇协议，采用随机方式选择簇首。
在LEACH中，各个节点根据能量水平选择成为簇首或普通节点。
簇首节点收集普通节点的数据并进行聚合，然后将聚合结果传输到基站。
2. HEED（Hybrid Energy Efficient Distributed Clustering）HEED是一种能量效率分簇协议，采用分布式方式选择簇首。
在HEED 中，每个节点通过计算能量、距离和节点密度等指标来选择簇首节点。
该协议通过平衡能量消耗和网络负载来延长网络寿命。
二、基于分簇结构的协议基于分簇结构的WSN路由协议将网络节点按照一定的规则划分为不同的簇，以便有效地管理和协调数据传输。
1. PEGASIS（Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems）PEGASIS是一种能量有效的数据收集协议，在不选择簇首的情况下通过链式传输将数据传输到基站。
该协议通过最小化传输功率和距离来延长网络寿命。
2. SEP（Stable Election Protocol）SEP是一种能量稳定的分簇协议，通过轮流的方式选择簇首节点。
在SEP中，每个节点有一个能量阈值，当能量低于阈值时，节点将成为簇首并将其能量转移到其他节点上。
wsn路由协议的分类
wsn路由协议的分类WSN（Wireless Sensor Network，无线传感器网络）是一种特定的无线网络，用于收集和传输环境数据。
在WSN中，多个传感器节点通过无线通信连接到一个中央节点，它们可以在自己的位置上收集环境信息。
WSN可以应用于环境监测、智能家居、工业控制等领域，它们的设计和部署需要考虑多种因素，包括能源消耗、网络传输协议、节点容量等。
在WSN中，路由协议是非常重要的组成部分。
它定义了网络中如何传输数据、如何路由数据和如何维护网络拓扑结构等问题。
下面我们来介绍WSN路由协议的分类。
一、层次路由协议层次路由协议是WSN中最常见的路由协议之一。
它将网络分为多个层次，每个层次由一组节点组成。
每层节点负责收集邻居节点的信息，将信息传递给上一层的节点。
最终将数据从最底层节点传递到中央节点。
层次路由协议具有灵活性和可扩展性，它可以适应大规模、复杂的WSN应用。
除此之外，由于每个节点只需要跟它的邻居节点通信，因此能源消耗比较低，寿命也比较长。
二、平面路由协议平面路由协议是一种比较简单的路由协议，它将所有节点都放在同一平面中。
平面路由协议将网络分为多个区域，每个区域由若干个节点组成。
在网络中，每个节点都有自己的地址，并且知道其周围节点的位置。
平面路由协议的特点是路由路径较短，能够降低网络延迟和能耗。
然而，平面路由协议缺乏对网络拓扑的全局视图，因此可能会导致路由路径不稳定或重复。
三、基于协同过滤的路由协议基于协同过滤的路由协议是一种新型的WSN路由协议。
它主要利用节点之间相似性来建立路由路径。
通过比较节点之间的通信频率和数据传输量，努力找到稳定的、可靠的节点组合。
基于协同过滤的路由协议能够最大程度地减少网络延迟和路由路径的复杂性，同时也能够有效降低能源消耗。
四、地理路由协议地理路由协议是一种基于节点位置的路由协议。
地理路由协议通常是基于两个节点之间的距离来定义路由路径。
具体来说，它使用节点GPS坐标或距离测量来确定节点之间的位置。