无线传感网络路由协议研究新动向
73第33卷 第4期 湖南科技学院学报 Vol.33 No.4
2012年4月 Journal of Hunan University of Science and Engineering Apr.2012
无线传感网络路由协议研究新动向
梁小芝 李玲香
(湖南科技学院 计算机与通信工程系，湖南 永州 425100)
摘 要：无线传感器网络因其明显的性能优势和巨大的应用前景而受到学术界和工业界越来越广泛的重视。在无线传感
器体系结构中，网络层路由协议是无线传感网络的核心问题。文章阐述了无线传感器网络的特点，路由协议的要求，并对重
要的路由协议工作原理进行了技术分析，从协议性能的角度比较了各个路由协议的特点，最后在文中对WSN路由协议的研究
仍存在的问题和挑战进行了论述，指出了未来无线传感器网络路由协议的研究方向。
关键词：无线传感器网络；路由协议；数据融合；QoS；安全机制
中图分类号：TP79 文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2012）04-0073-05
0 引 言
无线通信技术、数字信号处理以及传感器技术的高速发展和日益成熟，为以信息获取、信息处理和传输为基础的无
线传感器网络[1]（Wireless Sensor Networks，WSNs）提供了
有力的支持。无线传感器网络在军事国防、环境监测、生物
医疗、抢险救灾以及商业应用等领域具有广阔的应用前景。
与无线传感器网络最为相似的移动自组织网络（mobile
Ad Hoc networks，MANET），尽管两者都是无线自组织多条网络，但差异很大：节点数量极大，节点不一定具有全球
唯一的标识；分布密度远远超过以往ad hoc网络中的节点
数；大部分节点不像MANET节点一样快速移动；节点出现
故障的可能性明显大于MANE网络；节点的存储能力、计
算能力和电能极其有限；节点主要采用广播方式通信，而
MANET网络大都采用点对点方式通信； 这些差异使得MANETs 路由协议不适合直接运用到
WSNs中，需要结合WSNs的特点对其进行改进，或提出新的路由协议。
1 无线传感网络路由协议特点和设计要求
1.1 无线传感网络路由协议的特点 和传统的路由协议相比，无线传感器的路由协议有以下 收稿日期：2012－03－30 基金项目：湖南省科技计划项目（项目编号2010FJ30 42）。
作者简介：梁小芝 (1963－)，女，湖南湘潭人，副教授, 高级实验师，研究方向为计算机应用技术，智能信息处理与物联网技术。 特点：
(1) 能量有限。由于传感器节点能量的限制，无线传感器网络的路由协议设计要以节能作为首要考虑因素，减少节
点能耗和延长网络的生存时间是协议设计要考虑的首要问
题。
(2) 基于局部拓扑信息。无线传感器网络为了节省通信能量，通常采用多跳的通信模式，而节点有限的存储资源和
计算资源，使得节点不能存储大量的路由信息，不能进行太
复杂的路由计算。在节点只能获取局部拓扑信息和资源有限
的情况下，如何实现简单高效的路由机制是无线传感器网络
的一个基本问题。
(3) 无线传感器网络路由协议是以数据为中心进行路由的，它只提取某个区域的某个指标的值，而不会去关注某
个具体节点的感知数据。
(4) 应用相关。无线传感器网络的应用环境千差万别，不同的应用需要设计不同的路由协议与之相适应。
1.2 无线传感器网络协议的设计要求 针对无线传感器网络路由协议的上述特点，在设计路由
协议时需要满足下列要求：
(1) 能量高效。由于无线传感器网络节点能量有限，所以路由设计将能量高效放在首位，即要求路由算法尽可能简
单，信息传输尽可能高效节能。
(2) 容错性。传感器节点容易因为能量或环境影响而失效，这要求路由协议具有移动的容错能力。
(3) 鲁棒性。路由算法应具备一定的自适应能力和容错能力，不能因为由于部分节点的失效而影响整个网络的工
作，而且无需人为的干预就可自行适应各种不同的应用环 74 境。
(4) 可扩展性。不同的应用所需节点数量不同，网络规模也不同，路由设计应易于扩展，以便适应不同应用规模的
需求。
(5) 低延时性。不同的应用对时延有不同的要求，路由算法必须能满足各种应用对低延时要求，要及时准确地将数
据传送到指定的节点。
(6) 减少冗余信息。为尽可能减少数据发送，路由协议设计需要以数据为中心考虑，通过数据融合来有效减少信息
冗余。
(7) 安全。为防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息，路由协议应具有良好的安全性能，降低遭受攻击的可能
性。
2 无线传感网络路由协议的分析
由于路由协议分类的不确定性，有时一种同时具有多种
属性，可以同时分属于多类，本文就对当前典型的路由协议
机制和优缺点进行分析。
（1）Flooding和Gossiping [2-3 ]：这是两个最为经典和
简单的传统网络路由协议。
Flooding是一种传统的最基本的网络路由协议，不需要知道网络拓朴结构和使用任何路由算法。节点将数据副本广
播给每个邻居节点，邻居节点又将其传输给各自的每个邻居
节点，直到将数据传输到目标节点为止。Flood协议具有实
现简单；不需要为保持网络拓扑信息和实现复杂的路由发现
算法而消耗计算资源；适用于健壮性要求高的场合的优点，
但存在信息爆炸(Implosion)问题和出现部分重叠(Overlap)
现象和盲目使用资源的缺点。
Gossiping是Flooding的改进版本。节点随机选择某一个邻居节点转发分组，而不是用广播，如果一个节点第二次
收到它的邻居节点的数据副本，则将此数据发回邻居节点。
优点：节约能量，避免了“内爆”问题。
缺点：仍然无法解决部分重叠现象和盲目使用资源问
题，而且数据传输平均时延拉长，传输速度变变慢。
（2）SPIN（Sensor Protocols for Information via
Negotiation）[4]：SPIN是由Kaulik等提出的第一种以数据
为中心的自适应通信路由协议。协议的基本思想是采用3
次握手协议来实现数据的交互，在数据转发过程中使用3
种数据报文：ADV、REQ 和DATA。当一个节点采集的数
据后，将广播ADV 报文给其邻居节点， 如果邻居节点希
望接收该数据，则返回REQ 报文，数据源节点将发送DATA
报文给该节点。该协议通过ADV 消息和数据命名机制解决
了Flooding 协议中的内爆和重叠问题。
优点：元数据的传输耗能相对较少；只广播其它节点没
有的数据，减少了能耗；不维护邻居节点信息，适应节点移动的情况。
缺点：健壮性差。会出现“数据盲点”，进而影响整个
网络信息的收集。不适用于高密度节点分布的情况。
（3）DD（Directed Diffusion）[5]：是一种基于数据的
查询驱动的路由协议。DD路由机制分为周期性的兴趣
（Interest）扩散、梯度（gradient）建立和路径加强三个阶
段。在兴趣扩散阶段，sink 节点通过广播兴趣消息来寻找
数据源。梯度建立阶段，网络中各节点对兴趣消息进行缓存
与合并，并创建包含上报率、下一条等信息的梯度，从而建
立多条指向sink 节点的路径。路径加强阶段，sink 节点会
对最先收到消息的邻节点发送路径加强信息。接收到该信息
的节点做路径加强工作，源节点沿这个较高梯度的路径发送
数据。当主路径失效时，其他发送梯度较小的路径作为备用
路径。这种机制增强了路由的稳定性。
优点：健壮性好；正向加强机制能快速优化传输路径；
数据融合能减少通信量；使用查询机制按需建立路由，避免
保存全网信息。
缺点：梯度建立的开销很大，不适合多sink 点网络；
数据聚合过程采用时间同步技术，会带来较大开销和时延。
（4）GEAR (Geographic and Energy Aware Routing)[6]：
GEAR也可以认为是Directed Diffusion方法的一种改进。利用位置信息向某一个特定的区域广播查询请求，根据位置信
息和节点能量剩余情况，将数据发回到汇聚节点。
优点：避免了扩散传播，节省能源，网络寿命延长。
缺点：由于缺乏足够的拓朴信息，路由过程中可能遇到
路由空洞，反而降低了路由效率。只适用于节点移动性不强
的应用环境。
（5）LEACH（Low Energy Adaptive Clustering
Hierarchy）[7]：它是2000年麻省理工学院电子工程和计算
机科学系的WendiHeizelman 等人为WSNs专门设计的分簇
路由协议。LEACH的基本思想是将整个网络划分为不同的
簇，簇类节点的数据发送和接收由簇头负责，簇头节点以循
环的方式随机选择，这样把网络的负载均匀地分布在整个网
络上，很大程度上节约了通信过程中的能量损耗。该协议分
为两个阶段操作：簇的建立阶段和传输数据的稳定阶段。在
簇的建立阶段，相邻节点动态地形成簇，随机产生簇头；在
数据通信阶段，簇内节点把数据发给簇头，簇头进行数据融
合后把结果发送给基站。其中，簇的建立过程又可以分成4
个阶段：簇首节点的选择、簇首节点的广播、簇的建立和调
度机制的生成。
优点：随机选择簇头，平均分担路由业务，减小了能耗。
缺点：不适合大范围的应用；集群分组方式带来了额外
开销以及覆盖问题；仅适用于每个节点在单位时间内需要发
送的数据量基本相同的情况，而不适合突发数据通信。
（6）PEGASIS协议[8]：PEGASIS实在LEACH协议的 75基础上改进设计的，并不是非常严格的簇类协议，却延用了
簇的思想。PEGASIS的基本思想是：节点通过定位装置或
者通过发送能量递减的测试信号来发现距自己最近的邻居
节点，然后从距基站最远的节点开始，采用贪婪算法来构造
一条链，这条基于地理位置的链就是PEGASIS中的簇。链
上的相邻节点是地理位置上距离最短的两个邻居节点，前提
是假设这些节点都是静止的。PEGASIS中的数据传输使用
令牌(Token)机制：簇头产生一个令牌，发送到链的一端，
通知末梢节点开始传输数据，簇头与末梢之间的每个节点接
收到数据之后，先与自己采集的数据进行融合处理，再向下
一个节点转发，直至数据传输到簇头，簇头受到一侧的数据
后再将令牌发送到链的另一端，开始同样的过程。簇接收到
两侧传送来的数据后再发送给BS。
PEGASIS中的数据在距离最短的相邻节点之间传输，因而节点只以最小功率发送数据分组，在每个中间节点还进
行了数据融合，这样减少了业务流量，整个网络的功耗也就
减少了。
（7）TEEN（Threshold Sensitive Energy Efficient Sensor
Networkrotocol）[9]：TEEN是在LEACH算法的基础上，针
对检测突发事件的场景，对sensor节点进行两次集群分组，
同时利用了过滤方式来减少数据传输量。该协议定义了硬、
软两个门限来过滤发送数据。只有满足如下两个条件的时候
才能发送数据：当前数据的属性值大于硬门限；当前数据的
属性值与上一次发送数据的属性值之间的差距大于软门限。
该协议通过利用软、硬门限减少了数据传输量。
优点：通过设置硬阈值和软阈值两个参数，TEEN能够
大大地减少数据传送的次数，节省大量能源。适合于需要实
时感知的应用环境中。
缺点：如果某个节点的检测数据始终达不到硬门限，用
户将无法得到任何数据，也无法知道这个节点是否失效，因
无线传感器路由协议改进与仿真研究
第５卷第１２期 ２０１３年ｌ２月 当代教育理论与实践 Ｔｈｅｏ￣ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ＶＯ１．５ Ｎ０．１２ Ｄｅｃ．２０１３
无线传感器路由协议改进与仿真研究
程 拮
（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙４１００８３）
摘要：无线传感器网络的节点受到能量限制，如何提高能量利用率，节约能量始终是无线路由协议研究的重要方向。 本文提出一种ＬＥＡＣＨ协议的改进机制，在分簇簇头节点确定过程中，充分考虑能耗因素，同时结合能耗计算实现与汇聚节 点多跳通信，仿真结果表明该算法能够有效延长网络生命周期。
关键词：无线传感器网络；分簇路由；簇头；多跳 中圈分类号：０２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—５８８４（２０１３）１２—０１８２—０３
一无线传感器网络及协议
无线传感器网络（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＷＳＮ） 由大量的静态或动态的传感器在一定地理区域内自组织
成无线网络，通常以多跳的方式构成。各节点协作地感知
处理信息，经过数据融合后最终把这些信息发送给网络基 站。无线传感网络主要特点有自组织、无中心、微型、低成
本低功耗等，而这些特点也给无线传感器网络带来一系列
新问题，例如确保抗毁性和环境自适应、网络规模与可靠 性之间关系等，其中能耗利用问题对于整体网络生命周期
有决定性影响。
无线传感器网络中的网络路由技术的选择往往决定 网络性能，因此对于路由技术的研究一直是研究中热点所
在。目前针对多种环境已经开发出大量路由协议，主要集
中在网络中的ＭＡＣ层或者网络层。在网络层协议中， ＳＰＩＮ、定向扩散路由协议、分簇路由协议、两层数据分发协
议是其中比较成熟的路由算法协议。ＬＥＡＣＨ分簇路由协
议是一种典型的自适应、高能效路由协议，同时具有简单 的数据融合算法，在路由协议的研究中受到广泛关注。
分簇路由协议基本思想是按照某种拓扑结构，通常是
定向扩散无线传感网路由协议及其改进
信息纵横 曩工科技２０１ ３年第５期
定向扩散无线传感网路由协议及其改进
石瑞华
苏州工业职业技术学院２１ ５１０４江苏苏州
摘要无线传感网技术最早源于军事领域，如今已在工业和服务业等领域有了广泛应用．．无线路由协议是无线传感网
的核心内容，目前已有多种不同的路由协议。本文介绍了已有的定向扩散路由协议，并在此基础上对其进行改进，从而达
到减少广播开销、降低能量消耗的目的。 关键词无线传感网路由协议定向扩散兴趣信息
１ 无线传感网概述
无线传感网是一种不依靠基础设施（无线接入点ＡＰ）的无
线网络，是Ａｄ ｈｏｃ网络的一种。它由分布在空间中的大量传感器
节点组成，由这些节点监控温度、声音、压力等物理状态或环境 条件，并且通过相互合作在网络中传递数据。
无线传感网中的节点有两类：传感器节点和汇聚节点 。一
个无线传感网中可以包含上千个传感器节点，用于探测网络覆盖
区域内感知对象的检测信息，并将数据传送给汇聚节点。一个网
络中的汇聚节点一般只有一个或少数几个，主要功能是收集从传 感器节点传递来的数据，并将数据传送到远程中心进行集中处
理。
２无线路由协议
无线传感网的路由协议设计是无线传感网的一个核心环
节。当某个传感器节点检测到感知对象的新数据后，需要将此数
据发送到汇聚节点。从这个传感器节点到汇聚节点可能有多条不
同的路径，而选择哪条路径发送数据则是无线路由协议需要考虑
的问题。路由协议主要包括路由选择和数据发送两个功能。
本文主要讨论定向扩散路由（ＤＤ）协议，并在此基础上进
行相应的改善。
３定向扩散路由协议
ＤＤ（定向扩散）协议是一种基于查询机制的路由协议 。
整个过程可以包括兴趣扩散、梯度建立和数据传播阶段。 在兴趣扩散阶段，汇聚节点根据不同的应用需求定义不同
的兴趣清求消息，并向网络中的所有传感器节点广播兴趣请求消
息数据包。
在梯度建立阶段，各节点按需对各兴趣信息进行缓存与合
并，并根据缓存中的兴趣列表，沿着兴趣消息发送方向的反方向
无线传感器网络的研究内容综述
无线传感器网络的研究内容综述
摘要：无线传感器网络具有广泛的应用前景，且能够实现多种功能，因而是当前学术研究的一个重点领域。本文介绍了无线传感器网络的体系结构和组网特点，详细分析了当前无线传感器网络中各层次的通信协议。
关键词：无线传感器网络 体系结构 组网特点 通信协议
1 无线传感器网络结构
无线传感器网络的典型结构为自组多跳网络。该网络中的节点同时具有传感、信息处理以及无线通信功能，每个节点通过多跳路由连接到无线网关，通过无线网关实现与监控终端的通信。鉴于节点的属性限制，其通信距离较短，因此必须使用多跳路由，且节点数量要多，分布要密集。
2 无线传感器网络特点
无线传感器网络具有如下几方面特点。①硬件功能有限。由于节点体积较小、价格相对低廉且要求运行的功耗较低，故其在性能方面要比通用的计算设备差很多。②续航时间有限。该方式为电池供电，且节点体积较小，分部环境较复杂，因而无法为电池充电或者为节点更换电池，一旦能源消耗完毕，该节点也就死亡，因此在传感器网络的设计中，一切以节能为前提。③自组织性。无线传感器网络的覆盖都是由节点自助完成的，不需要依赖任何支撑网络设施。④无中心性。网络中所有节点都是相对独立和平等的，任意节点的离开或加入都不会影响整个网络的运行。⑤多跳路由。无线传输网络中的节点只能在小范围内进行通信，因而若希望实现与网关或者外围监控终端的通信则必须通过其他节点进行路由实现。⑥节点数量庞大，网络分布密集。在某一区域进行无线传感器网络部署时需要使用大量的节点来维持网络的容错性和抗毁性。
3 无线传感器网络协议层次
无线传感器网络的通信协议主要分为物理层、链路层、网络层和传输层。对于这些协议需要进行具体讨论，现有的如ieee802.1x协议无法在无线传感器网络中应用。
3.1 物理层 物理层的主要作用为产生载波对所需传输的数据进行调制与解调。当前时期对物理层节点的设计思路主要有两种，一种为使用mems和集成电路技术等对节点的微处理器、传感器等模块进行设计；另一种为使用现有的商业元器件进行节点构建。
无线传感器网络路由协议分析
南京邮电大学硕士研究生学位论文 术语表
58 术语表
APTEEN 自适应敏感阀值节能型传感网络
协议 Adaptive Threshold sensitive Energy
CDMA 码分多址 Code Division Multiple Access
CSMA 载波侦听多路访问 Carrier Sense Multiple Access
DD 定向扩散 Directed Diffusion
GEAR 地理和能量感知路由 Geographic and Energy Routing
LEACH 低功耗自适应分簇协议
介质访问控制 Media Access Control
MCU 微控制单元 Micro-Controller Unit
PEGASIS Po-Efficient Gathering in Sensor
Information System
服务质量 Quality of Service
信息协商传感协议 Sensor Protocol for Information via
Negotiation
TCP 传输控制协议 Transfer Control Protocol
TDMA 时分多址 Time Division Multiple Access
TEEN 敏感阀值节能型传感网络协议 Threshold sensitive Energy Efficient sensor
Network protocol
用户数据包协议 User Datagram Protocol
WSN 无线传感器网络 Wireless Sensor Network 南京邮电大学学位论文原创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得
的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包
含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它
教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的
无线传感器网络MAC协议
无线传感器网络MAC协议
1 / 11 无线传感器网络MAC协议
摘要 近年来，无线传感器网络(WSNs)作为国内外一个新兴的研究方向，吸引了许多研究者和机构的广泛关注。本文从无线传感器网络 MAC 协议角度出发,介绍了无线传感器网络的MAC 协议及当前的研究现状，分析了无线传感器网络协议和传统网络协议在设计上的不同点，对已有的MAC 协议进行分类，着重研究和比较了S—MAC和T—MAC无线传感器网络MAC
协议。最后，展望了无线传感器网络MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。
关键词 无线传感器网络(WSNs)，MAC协议，能量有效性
Abstract In recent years， wireless sensor networks (WSNs）, as a new research
direction at home and abroad， has attracted the attention of many researchers and
organizations。 We conduct a deeply research on wireless sensor network MAC
protocol,and we propose the difference between WSN and traditional networks， not
only given the characteristic of WSN， we also have illustrate the research
orientation in this area.Focus on the research and comparison of S-MAC and T-MAC
wireless sensor network MAC protocol。 Finally， the future research strategies and
无线传感网络中的路由协议选择技巧
无线传感网络中的路由协议选择技巧
无线传感网络（WSN）是一种由大量节点组成的网络，用于收集、处理和传递环境数据。节点之间的通信是通过无线信号进行的，因此在无线传感网络的设计中，路由协议的选择至关重要。合适的路由协议能够有效地管理网络资源，提高网络的性能和可靠性。本文将介绍无线传感网络中的路由协议选择技巧，并分析几种常见的路由协议。
1. 路由协议选择的考虑因素
在选择适合的路由协议之前，需要考虑以下因素：
1.1 网络拓扑：了解无线传感网络的拓扑结构是十分重要的。根据拓扑结构的不同，选择相应的路由协议，以实现最佳的网络性能。
1.2 网络规模：无线传感网络中节点数量通常很大，因此选择能够在大型网络中扩展和适应的路由协议是至关重要的。
1.3 能耗：无线传感网络中的节点通常由电池供电，因此能耗是一个重要的考虑因素。选择能够降低能耗的路由协议，延长网络寿命。
1.4 网络负载：根据网络负载的不同，选择相应的路由协议以实现负载均衡和数据优化的目标。
1.5 可靠性：无线传感网络通常应用于一些重要的应用领域，如环境监测、医疗和军事等。因此，在选择路由协议时要考虑网络的可靠性，以确保数据的可靠传输。
2. 常见的路由协议
2.1 LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy） LEACH是一种经典的无线传感网络路由协议。它是基于集群的路由协议，将网络节点以集群的形式进行组织，每个集群有一个簿记节点负责协调和管理。通过使用低能耗的簿记节点，LEACH能够有效地降低网络能耗，延长网络寿命。
2.2 AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing）
AODV是一种基于距离向量的路由协议，常用于自组织无线网络。AODV通过建立和维护路由表来实现数据的传输。它具有自主拓展性和快速重新路由的特点，并且适用于动态网络环境。
2.3 DSR（Dynamic Source Routing）
无线传感器网络及其发展
1 无线传感器网络中基于降低能耗的路由协议
摘要：传感器节点的能量有限性，使得无线传感器网络中的路由设计成为一个具有挑战性的问题。本文指出传感器节点主要能量消耗原因，并介绍了为降低能量消耗的基于功率控制的机会路由协议和基于能量迭代的非均匀分簇路由算法两种方法。
关键词：无线传感器网络 机会路由 非均匀分簇
无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。无线传感器网络主要有采集、处理和传输三种功能，通常由传感模块、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统组成，具有自组织性、以数据为中心、应用相关性、动态性、网络规模大和可靠性的特点[1]。无线传感器网络的发展得益于微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。无线传感器网络它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器，传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在电源能量、通信能力、计算和存储能力等方面的限制和约束，其中最突出的约束就是电源能量带来的约束。
传感器节点体积小、通常携带能量有限的电池；数量多、分布广，且部署区域环境复杂。以上种种原因导致传感器节点通过人工更换电池来补充能源是不现实的。因此在无线传感器网络的研究中，能效问题一直是热点问题。
传感器节点的状态包括活动状态、侦听状态和睡眠状态。进入活动状态，节点需要执行处理、感知和通信三种任务，感知单元、处理 2 单元和通信单元上电，传感器节点开始正常工作。侦听状态是传感器节点被布设后的初始状态，此时仅通信单元处于上电模式，感知和处理单元都被关闭，直到从簇头接收到消息，才会转换为其他状态。在睡眠状态中，不执行任何任务，传感器节点会关闭大部分功能单元，只有传感器的传输模块处于上电状态，以便对接收到的报文及时做出响应[2]。单位时间内节点三种状态消耗的能量依次减少，活动状态消耗能量最多，睡眠状态消耗能量最少。
无线传感器网络(WSN)的发展及其在智能家居中的前景
无线传感器网络(WSN)的发展及其在智能家居中的前景
摘要：随着时代的发展，无线传感器网络技术也在不断地发展,目前已经极大地提高了生产便利性，在各式各样的行业被广泛应用。当下,无线传感器系统已然是一种重要的技术手段。未来,无线传感器系统的开发也将会大幅度促进智能家居的开发。
关键词：无线传感器网络,缺陷,智能家居,发展
1 无线传感器网络的发展历史
随着时代的飞速发展，许多便利的科学技术在人们的生活中飞速普及，其对人们的生活的影响导致人们的生活手段和习惯都产生了显著变化。在大量技术飞快普及的同时，人们也开始追求更加简洁化的操作、便利化的生活。网络对人类的生存方式的重要影响会不断在未来的各个方面显示它的作用,而无线传感器网络科技便被看做是网络由虚幻向真实物理社会世界的一个延续。它继承了传统传感器工艺技术、微机系统技术、无线通信技术以及分布式数据处理技术,把逻辑上的大数据分析世界纳入到物理学世界[1]。可以说，互联网改变了民众之间的交互手段，而无线传感器网络则在人与自然交互的方面做出了变革。
无线传感器网络,是指一种由总量巨大的感应器节点利用无线通信方法,自然的互相排列结合而组成的网络系统类型。其技术领域已经由最初时候着重的节点设计、网络协议设计发展到了智能群体的研发过程,并成为了一种新奇的热点科技。
2 无线传感器网络的应用方面
无线传感器系统主要完成信息搜罗、管理与传送的三项职能,而这三项职能又正好对标于现代的信息中,被称之为三种基础信息的感应器科技、计算机和网络通信技术三领域。无线传感器网络恰是这三个方面的综合体,确实组成一种不太受外界影响的现代网络系统。
在无线网络传感器中,负责数据搜罗的单位向来都是先搜罗所监测范围内的一些数值然后再对其加以换算,包括大气压力、光照强度和周围空气的温湿度等;如果负责电能供给的单位需要减少传感器节点所占用的空间面积时,它就会倾向微型电池的结构型式;负责信息处理的单位,便经常负责每个节点之间的路由协议和管理任务,还有一些定位设备等;而负责数据的单元集中,以无线通信和交流信息还有发出接收部分收集于此的数据类信息为主。无线传感器网络当中的结点一般有二种类型,一个是信号结点,一个是信息汇聚节点。聚合节点管理大体指的是通过互联网网关做到在与传感器节点之间把不适当的报告数据全部删除,并与相应的报告相结合对数据加以融合,从而对出现的报告事件进行重新评估。通过聚合结点与用户结点的连接,可借由广域网和卫星进行通讯,进而对所收集到的报告数据加以管理。
对几种重要的无线传感器网络路由协议的比较
对几种重要的无线传感器网络路由协议的比较
【摘 要】基于无线传感器网络的体系结构，本文针对当前几种主要的传感器网络协议展开研究。本文我们重点研究了路由协议的能量高效性、可扩展性、鲁棒性和快速收敛性等几个方面的特性，结合各自协议的特点研究了几种协议在这些特性的表现上的差异。最后，我们给出了比较的结果，以及对结果的分析。
【关键词】无线传感器网络；路由协议；比较
0 引言
无线传感器网络（wireless sensor network， WSN）是由部署在检测区域内的大量廉价微型传感器节点，形成一个多跳的自组织网络系统，使在小体积内集成信息采集、数据处理和无线通信等功能，实现协作感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并提供给终端用户。WSN 能够广泛应用于军事、环境检测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理、以及机场、大型工业园区的安全检测和其他商业等，且将逐渐深入到人类生活的各个领域。20世纪90年代提出的“普适计算”[1-2]，揭开了无线网络的序幕，21世纪里，随着微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步，多功能传感器快速发展，使无线网络从畅想逐步走向现实。无线网络引起了学术届、军界和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划，特别是美国通过国家自然基金委、国防部等多种渠道投入巨资支持传感器网络技术的研究，进而使无线传感器网络成为目前研究热点[4-5]。
1 无线传感器网络的组成
WSN通常由数据获取节点、数据分布网络和信息处理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、数据处理单元和通信模块的传感器节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心，如图1所示。
传感器节点是一个具有信息收集和处理能力的微系统，集成了传感器模块、信息处理模块、无线通讯模块和能量供应模块[3]。
基于ZigBee的无线传感器网络路由研究与设计
第２５卷第３期 ２０１２年５月 机电产品开簋与钏新 ＤｅｖｅＪｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．３ Ｍａｙ．．２０１２
文章编号：１００２—６６７３（２０１２）０３—１１３－０３
基于ＺｉｇＢｅｅ的无线传感器网络路由研究与设计
吴玉厚，刘厚志，陈士忠，刘伟东，孙莹
（沈阳建筑大学交通与机械工程学院，辽宁沈阳Ｉ１０１６８）
摘要：无线传感器网络能够实时地监测、感知和采集多种环境对象的信息，路由算法作为其关键技术之
一。最近得到广泛的研究。本应用为了降低能耗，均衡网络的开销，对原有ＺｉｇＢｅｅ路由算法进行
了改进。采用ＡＯＤＶｉｒ和Ｃｌｕｓ—ｔｒｅｅ路由算法相结合的方式，根据数据包发送方向的不同，选择对
应的路由方式．另外根据网络中节点的父子关系。确定ＲＡＬＥＱ分组是否有在本节点附近广播的必
要．从而减少广播分组的数目。通过ＮＳ２仿真软件验证其可行性。
关键词：无线传感器网络；ＺｉｇＢｅｅ路由协议；ＮＳ２；节点能耗测试
中图分类号：ＴＰｌ８ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００２—６６７３．２０１２．０３．０４６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＺｉｇＢｅｅ
Ｕ Ｙｕ－Ｈｏｕ，ＬＩＵ Ｈｏｕ－Ｚｈｉ，ＣＨＥＮ Ｓｈｉ－Ｚｈｏｎｇ，Ｌ１Ｕ Ｗｅｉ—Ｄｏｎｇ，ＳＵＮ Ｙｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＪｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１０１６８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｂｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ ｇａｔｈｅｒｉｎｇ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｏｂｊｅｃｔｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｉｔｓ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｈａｓ ｒｅｃｅｎｔｌｙ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｌａｎｃｅ ｎｅｔ－