wsn的路由协议PPT讲解
无线传感器网络中的路由协议选择指南
无线传感器网络中的路由协议选择指南
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境中的信息。在WSN中，传感器节点通常具有有限的计算和通信能力，因此选择合适的路由协议对于网络的性能和能耗至关重要。本文将探讨在无线传感器网络中选择路由协议的指南。
1. 路由协议的分类
在无线传感器网络中，常用的路由协议可以分为以下几类：
1.1 平面型路由协议
平面型路由协议是指将网络拓扑视为一个平面图的路由协议。这类协议简单易用，适用于小规模的传感器网络。常见的平面型路由协议有LEACH、PEGASIS等。
1.2 分层型路由协议
分层型路由协议将网络划分为不同的层次，每个层次负责不同的任务。这类协议能够提高网络的可扩展性和灵活性。常见的分层型路由协议有TEEN、APTEEN等。
1.3 基于集群的路由协议
基于集群的路由协议将网络节点划分为若干个簇（Cluster），每个簇由一个簇头（Cluster Head）负责。这类协议能够减少网络中的数据传输量，延长网络寿命。常见的基于集群的路由协议有LEACH-C、HEED等。
1.4 基于多路径的路由协议
基于多路径的路由协议利用多条路径传输数据，提高网络的可靠性和容错性。这类协议适用于网络中存在节点失效或信号干扰的情况。常见的基于多路径的路由协议有AODV、DSDV等。 2. 路由协议选择的考虑因素
在选择路由协议时，需要考虑以下因素：
2.1 网络规模
网络规模是选择路由协议的重要因素之一。对于小规模的传感器网络，平面型路由协议或分层型路由协议可能更适合；对于大规模的传感器网络，基于集群或基于多路径的路由协议可能更合适。
2.2 能耗
能耗是无线传感器网络中的重要问题。选择能耗较低的路由协议可以延长网络的寿命。一些基于集群的路由协议通常能够有效降低能耗。
2.3 数据传输延迟
WSN
1.WSN体系包括哪些部分？？各部分的功能是什么？
一个典型的传感器网络的体系结构包括：分布式传感器节点、接收发送器、互联网和用户操作界面
无线传感器网络中的节点通过飞机播撒或人工部署等方式，密集部署在感知对象的内部或附近。这些节点通过自组织方式构建无线网络，以协作方式感知、采集和处理网络覆盖区中特定信息，实现对任意地点信息在任意时间的采集、处理和分析。
2。简述wsn的osi模型即五层协议栈， 各层的主要功能。
物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层
（1）． 物理层：负责信号的调制和数据的收发，所采用的传输介质主要有无线电、红外线、光波等。WSN推荐使用免许可证频段（ISM）。物理层的设计既有不利因素，例如传播损耗因子较大，也有有利的方面，例如高密度部署的无线传感器网络具有分集特性，可以用来克服阴影效应和路径损耗。
（2）. 数据链路层：负责数据成帧、帧监测、媒体接入和差错控制。其中，媒体接入协议保证可靠的点对点和点对多点通信；差错控制则保证源节点发出的信息可以完整无误地到达目标节点。
（3）. 网络层：负责路由的发现和维护，由于大多数节点无法直接与网关通信，因此需要通过中间节点以多跳路由的方式将数据传送至汇聚节点。而这就需要在WSN节点与接收器节点之间多跳的无线路由协议。
（4）. 传输层：负责数据流的传输控制，主要通过汇聚节点采集传感器网络内的数据，并使用卫星、移动通信网络、Internet或者其他的链路与外部网络通信，是保证通信服务质量的重要部分。
（5）. 应用层：由各种面向应用的软件系统构成。主要研究的是各种传感器网络应用的具体系统的开发，例如：作战环境侦查与监控系统，情报获取系统，灾难预防系统等等
3.简述无线网络介质访问控制方法CSMA\CA的工作原理。
冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量„避免‟
基于能量优先的WSN最优梯度路由协议
第３１卷第３期 ２０１３年９月 广西师范大学学报：自然科学版 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ Ｖｏ１．３１ Ｎｏ．３ Ｓｅｐｔ．２０１３
基于能量优先的ＷＳＮ最优梯度路由协议
窦贤振，徐晨，左杨
（南通大学电子信息学院，江苏南通２２６０１９）
摘要：本文针对无线传感器网络最优梯度路由算法的局限性，提出一种能量优先的路由算法。改进的算法 充分考虑了数据包多路径冗余传输和能量消耗不均衡等问题，使得网络中的信息包沿着能耗最优的路径向 汇聚节点发送。仿真结果显示，与最优梯度路由算法相比，改进的能量优先的路由算法节省了网络建立时间 和通信开销，节约了网络节点平均能量，减缓了节点失效时间，同时延长了整个网络的生命周期。 关键词：无线传感器网络；路由算法；最优梯度值；多路径；能量优先 中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—６６００（２０１３）０３—０１５７—０７
０ 引言
无线传感器网络（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＳＮ）是由随机部署在监测区域内的大量廉价微型传感
器节点组成，通过无线通信方式形成的一种自组织、多跳的网络系统，各节点协作地感知、采集和处理网络
覆盖区域中感知对象的信息，并通过互联网或卫星发送给观测者。ＷＳＮ中网络规模大，节点分布密集，能
量资源有限且补充困难，一些关键节点能耗过快可能导致其过早死亡，从而影响整个网络的正常通信。因 此，如何更有效地利用有限的节点能量，降低节点的能量损耗，均衡网络的资源分配，提高网络的生命周期
就成为现阶段研究的重点ｕ］。
能量有效性是ＷＳＮ的主要性能指标，网络层能量高效的路由算法可以提高ＷＳＮ的能量有效性【２ ］。
本文综合考虑最优梯度路由算法（ｏｐｔｉｍａｌ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｒｏｕｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＯＧＲＡ）多路径冗余传输和能耗不
简述wsn协议体系结构
简述wsn协议体系结构
协议方关键信息项：
协议发起方：________________
协议接收方：________________ 。
协议版本号：________________ 。
协议有效期：________________ 。
协议生效日期：________________ 。
协议修订日期：________________ 。
协议目的：________________ 。
适用范围：________________ 。
协议编号：________________。
一、引言
大家好！如果你对无线传感器网络（WSN）感兴趣，那么这份协议书会帮你搞清楚它的核心部分——协议体系结构。你可能想知道，WSN是什么？简单来说，它是一种由大量微小传感器节点组成的网络系统，这些节点可以感知周围环境的信息，比如温度、湿度、压力等等，然后将这些信息通过无线方式传输给其他节点或数据汇聚中心。简单一句话，它就是“感知、传输、数据”，挺神奇是不是？
而为了让这些传感器能够高效、稳定地工作，它们得遵循一些规则和协议，这就像是我们的交通规则，没有它们，车子（节点）随便开，大家都麻烦。今天，我们就来聊
聊无线传感器网络的协议体系结构，了解一下它们是如何让WSN这条“大动脉”流畅运行的。
二、协议体系结构概述
WSN协议体系结构，顾名思义，就是一套对WSN系统中的通信、数据处理和能效管理等方面进行规范的协议集合。想象一下，它就像一套操作系统，它帮助不同的传感器节点有效配合、协作，并保持高效运作。
这套协议结构并不是一成不变的，它包含了多个层次，每一层都负责不同的任务，从数据的采集到数据的最终传输，层层配合、环环相扣。
1. 物理层（Physical Layer）。
物理层，就像是WSN协议体系结构的“底层建筑”，负责无线信号的发送与接收。说白了，就是它决定了传感器能不能“听”到信号，也决定了它发出去的信号能不能被接收到。你想啊，如果信号传输不稳定，那不管协议结构有多完美，数据都传不到远方去。
WSN协议分类
WSN的路由协议分类
2011年11月07日 14:03 来源：本站整理 作者：秩名 我要评论(0)
目前国内外科研人员已设计了多种面向WSN的路由协议，将其分为四类：以数据为中心的、分层次的、基于位置的、基于数据流模型和服务质量（QoS）要求的。
（1）以数据为中心的路由协议
此类路由协议是基于查询和目标数据命名之上的，通过数据融合减少冗余的数据传输。
①Flooding协议和Gossiping协议：这是两个最经典和简单的传统网络路由协议，在Flooding协议中，节点产生或收到数据后向所有邻节点广播，数据包直到过期或到达目的地才停止传播。该协议具有严重缺陷：内爆（implosiON），节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据；交叠（overlap），节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据；资源利用盲目（resource blindness），节点不考虑自身资源限制，在任何情况下都转发数据。Gossiping协议是对Flooding协议的改进，节点将产生或收到的数据随机转发，避免了内爆，但增加了时延。这两个协议不需要维护路由信息，也不需要任何算法，简单但扩展性很差。
②SPIN协议：SPIN（sensor protocols for inf°rmatlon vla negotiation）协议节点利用三种消息进行通信：数据描述ADV、数据请求REQ和数据DATA。该协议以抽象的元数据对数据进行命名，命名方式没有统一标准。节点产生或收到数据后，用包含元数据的ADV消息向邻节点通告，需要数据的邻节点用REQ消息提出请求，然后将DATA消息发送到请求节点。该协议的优点是ADV消息减轻了内爆问题；通过数据命名解决了交叠问题；节点根据自身资源和应用信息决定是否进行ADV通告，避免了资源利用盲目问题；与Flooding协议和Gossiping协议 相比，有效地节约了能量。其缺陷是：SPIN的广播机制不能保证数据的可靠传送，当产生或收到数据的节点的所有邻节点都不需要该数据时，将导致数据不能继续转发，以致较远节点无法得到数据；而当某sink点对任何数据都需要时，其周围节点的能量容易耗尽。图1表示了SPIN协议的路由建立与数据传输。
基于能量感知的WSN按需多径路由协议
第３８卷
Ｖ＿０ｌＩ３８ 第９期
ＮＯ．９ 计算机工程
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１２年５月
Ｍａｖ ２０１２
・网络与通信・ 文章编号：ｌ００ｏ＿－３４２８（２０ｌ２）０９－－．ｏ０５８—＿０４ 文献标识码：Ａ 中圈分类号 ＴＰ３９１
基于能量感知的ＷＳＮ按需多径路由协议
邬春学，刘易
（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３）
摘要：在无线传感器网络（ＷＳＮ）按需距离矢量（ＡＯＤＶ）路由协议的基础上，提出一种基于能量感知的ＷＳＮ按需多径路由协议一一 ＡＯＤＶ－ＥＡＬＢ。综合考虑链路质量、转发优先级系数、剩余能量和节点接收数据包的信号强度，均衡网络节点能耗。仿真实验结果表明， ＡＯＤＶ－ＥＡＬＢ协议能降低丢包率，延长网络生存周期。
关健词：无线传感器网络；按需距离矢量路由协议；能量感知；链路质量
ＷＳＮ Ｏｎ－ｄｅｍａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ
Ｂａｓｅｄ ０ｎ Ｅｎｅｒｇｙ－ａｗａｒｅ
ＷＵ Ｃｈｕｎ－ｘｕｅ．ＬＩＵ Ｙｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＯｐｔｉｃａｌ—Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｈａｎｇｈａｉ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＳＮ）Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ—ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ（ＡＯＤＶ）ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ＷＳＮ ｏｎ—ｄｅｍａｎｄ ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｎｅｒｇｙ—ａｗａｒｅ，ｎａｍｅｄ ＡＯＤＶ－ＥＡＬＢ．Ｉｔ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ｅｎｅｒｇｙ ｌｉｎｋ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ
无线传感器网络中的通信协议与方式
无线传感器网络中的通信协议与方式
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统，用于收集、处理和传输环境信息。在WSN中，通信协议和通信方式起着至关重要的作用，对于网络性能和能耗等方面有着重要影响。本文将探讨WSN中常用的通信协议和通信方式。
一、通信协议
1. ZigBee协议
ZigBee是一种低功耗、短距离、低速率的无线通信协议，适用于小规模的无线传感器网络。它采用了低功耗的IEEE 802.15.4标准，具有自组织、自修复和自适应等特点。ZigBee协议适用于对传输速率要求不高的应用场景，例如家庭自动化和工业控制等领域。
2. Bluetooth协议
Bluetooth是一种短距离无线通信技术，适用于个人设备之间的通信。在WSN中，Bluetooth协议可以用于传感器节点之间的数据传输和通信。它具有低功耗、低成本和简单易用等特点，适合于小规模的无线传感器网络。
3. Wi-Fi协议
Wi-Fi是一种用于局域网的无线通信技术，适用于大规模的无线传感器网络。Wi-Fi协议支持高速率的数据传输，适合于对传输速率要求较高的应用场景。然而，由于其较高的功耗，Wi-Fi在WSN中的应用受到一定限制。
二、通信方式
1. 直接通信 直接通信是指传感器节点之间直接进行数据传输和通信。在WSN中，直接通信方式简单直接，可以快速传输数据。然而，直接通信方式的缺点是节点之间需要相对较近的距离才能进行通信，适用范围有限。
2. 多跳通信
多跳通信是指数据通过多个中间节点进行传输和转发，最终到达目标节点。多跳通信方式可以解决节点之间距离较远的问题，扩大了通信范围。然而，多跳通信方式会增加网络的复杂性和能耗，需要合理设计路由算法来保证数据的可靠传输。
3. 聚集通信
聚集通信是指将多个传感器节点的数据聚集到一个或少数几个节点，然后再进行传输和通信。聚集通信可以减少网络中的数据传输量，降低能耗。同时，聚集通信方式还可以提高网络的可扩展性和性能。
无线传感器网络中的路由协议研究
无线传感器网络中的路由协议研究
近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）正在被广泛应用于工业自动化、环境监测、智能交通等领域，成为新一代信息化技术的重要组成部分。在WSN中，路由协议是数据传输的关键。因此，无线传感器网络中的路由协议研究备受关注。
一、路由协议的定义和分类
路由协议是指在一定的路由算法和路由协议信令的基础上，为数据在网络中寻找目的地址并传输的一种协议。根据其设计的目的和方法不同，路由协议可分为集中式和分布式两种。集中式路由协议将网络中的路由计算统一由中央节点完成，然后将路由表分发给其他节点。分布式路由协议则是将路由计算过程分散到每个节点，并通过节点间的通信实现路由信息的交换。在WSN中，采用分布式路由协议的情况比较普遍。
根据具体的路由算法不同，路由协议又可分为无层次、平面层次和分层三种。无层次路由协议没有明显的层次结构，每个节点都可以进行路由计算和信息交换。平面层次路由协议将网络分为若干平面，每个平面内的节点路由计算方式相同，不同平面间的节点需要交换路由信息。分层路由协议则将网络划分为若干层次，每个节点只在本层次内进行路由计算，通过层间协作实现信息传输。
二、套路协议的性能指标
路由协议的优劣可以通过一系列性能指标来评价。主要包括：
1. 能耗：WSN中的节点往往是由一小块电池供电，因此能耗是路由协议性能评价的重要指标之一。
2. 延迟：WSN中经常要求实时性很高，因此数据的运输时间成为了路由协议性能的重要方面。
3. 数据传输可靠性：WSN中节点的故障率较高，同时因为环境受到各种干扰，数据包丢失或重传的情况较为常见。因此，保证数据传输可靠性是路由协议的重要目标。
4. 网络拓扑结构：路由协议的设计包括网络拓扑结构的策略，如何将路由表分发到各个节点，拓扑结构的影响因素有节点通信距离、信道带宽等。
三、常见的路由协议
1.LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）：LEACH是WSN中应用性最广泛的集群协议，它采用分层结构以及分簇的方式降低整个网络的能耗，并利用定期轮换簇的方法来防止单个节点过早的能量耗尽。 2.TORA（Temporally-Ordered Routing Algorithm）：TORA是一种分层路由协议，它通过建立自组成的拓扑结构，自适应更新路由信息，进行满足多重目标的数据传输，同时其重传机制也很灵活。
WSN角度协作路由协议中的中继选择
２０１２年７月 第３３卷第７期 计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ Ｊｕｌｙ ２０１２ Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．７
ＷＳＮ角度协作路由协议中的中继选择
鲍芳，杨文，张雪莹
（广东工业大学自动化学院，广东广州５１００Ｏ６）
摘要：通过仿真与Ｚｉｇｂｅｅ硬件实验研究了角度与距离对无线传感器网络角度协作路由协议中继节点选择的影响；通过仿
真分析中继节点的角度与距离两个因素对随机转发角度协作路由协议的目的节点中断概率的影响；通过ＲＳＳＩ测距实验间
接测量源节点与目的节点之间的距离，并采用高斯模型处理测量数据，得到在不同角度及距离的中继节点条件下源节点与
目的节点距离的测量相对误差。对Ｚｉｇｂｅｅ硬件实验与仿真结果的分析表明，无线传感器网络角度协作路由最佳中继节点的
选择取决于侦听节点与源节点的角度及距离。
关键词：角度协作路由协议；中继；ＲＳＳＩ测距；无线传感器网络；协作通信
中图法分类号：ＴＰ３９３ 文献标识号：Ａ 文章编号：１０００—７０２４（２０１２）０７—２５６６—０４
Ｒｅｌａｙ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｎｇｌｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｏｆ ＷＳＮ
ＢＡＯ Ｆａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｗｅｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅ—ｙｉｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｎ ｒｅｌａｙ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｎｇｌｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ
ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ａ ｓｅｒｉａｌ ｏｆ Ｚｉｇｂｅｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｒａｎｄｏｍ ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ
WSN的路由协议
传感器网络体系结构
传感器网络通常包括传感器节点，汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内，节点以自组织的形式构成网络，通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点，最后通过Internet或其他网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的，用户可以通过管理节点进行命令的发布，告知传感器节点收集监测信息。
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。
传感器模块负责监测区域内信息的采集和转换，信息处理模块负责管理整个传感器节点、存储和处理自身采集的数据或者其他节点发送来的数据，无线通讯模块负责与其他传感器节点进行通讯，能量供应模块负责对整个传感器网络的运行进行能量的供应。
传感器能量的供应是采用电池，节点能量有限，考虑尽可能的延长整个传感器网络的生命周期，在设计传感器节点时，保证能量供应的持续性是一个重要的设计原则。传感器节点能量消耗的模块主要是包括传感器模块、信息处理模块和无线通讯模块，而绝大部分的能量消耗是集中在无线通讯模块上，约占整个传感器节点能量消耗的80%。因此，目前提出的传感器节点通讯路由协议主要是围绕着减少能量消耗延长网络生命周期而进行设计的。
在无线传感器网络中，路由协议不仅关心单个节点的能量消耗，更关心整个网能量的均衡消耗，这样才能延长整个网络的生存期。同时，无线传感器网络是以数据为中心的，这在路由协议中表现的最为突出，每个节点没有必要采用全网统一的编址，选择路径可以不用根据节点的编址，更多的是根据感兴趣的数据建立数据源到汇聚节点之间的转发路径。目前提出了很多类型的传感器网络路由协议，就是基于上述的目的。
无线通讯网络路由协议
相对于传统无线通讯网络而言，传统无线通讯网络研究的重点放在无线通讯的服务质量(QoS)上，而无线传感器节点是随机分布，电池供电，因此目前无线传感器网络路由协议的研究重点是放在如何提高能量效率上，当前流行的几个无线传感器网络的路由协议如下：