wsn路由协议
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基于Markov模型的WSN汇聚树路由协议
ｉ ｌｍｅ ｔｄｏ ｅ ｉｙ ｎ ｕ ｓ ｎＴｎ ＯＳｍｏｅＳＭｕａｏ（ＯＳ Ｉ ｍｐｅ ｎｅ ｎｔ ｎ ＯＳａｄｒｎ ｉｙ ｔ Ｉ ｌｔｒ ｈ Ｔ ｏ Ｔ ＳＭ）ｓ ｌｔ ｎｐａ ｏ ． ｘ ｅｉ ｎａ ｒｓｌ ｏ ｅＭＭ— Ｔ ａｉ ｅ ｉ ａ ｏ ｌｆｒ Ｅ ｐ ｒ ｍｕ ｉ ｔｍ ｍｅ ｔ ｅｕｔｓ ｗ ｔ ｌ ｓｈ ｈ Ｃ Ｐｓｔ ｆ ｓ ｓ ｉ
ｌ 概 述
传统工业监控主要使用有线 网络 ，存在系统繁杂、布线
规定 的媒体访问控制方法提供 ２种信道访 问方式 ：基于竞争 的信道访 问机制 Ｃ ＭＡ－ Ａ 和时隙保障机制 。Ｃ ＭＡ— Ａ 属 Ｓ Ｃ Ｓ Ｃ 于 随机访 问信道方式 ，具有较小的数据延迟 ，适用于数据传 。基于
关健词 ：汇聚树协议 ；工业监控传感器网络 ；路 由算法 ；Ｍａ ｏ 模型 ｒｖ ｋ
Ｗ ｉｅ ｅ ｓＳ ｎ ｏ ｔ ｒ ｌ ｃ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｕ ｅＰｒ ｔ ｃ ｌ ｒ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒＮｅ ｗｏ ｋ Ｃｏ ｌ ｔ０ ｒ ｅＲｏ ｔ ｏ ｏ ｏ ｅ
Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ａ ｋｏ ｏ ｌ ｓ ｄ０ ｒ ｖＭ ｄｅ
ｂ ｌ． ｅｌ — ｕ ｌｔ ｓｉ ｔ ｎｍ ｅ ｏ ｆｔｅＣＴＰ ｍｐ ｏ ｅ ｏｃ ｌｕｌｔ ｏ ｔ ｇｇ ａ ｉｎ ａｕ ｄ ｓｔｐｔ ｅｒ ｕｉ ｅａｃ ｙ Ｔｈ Ｍ — ｕｉ Ｔ ｉ ｑ ａｉ ｅ ｔ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔｈ ｋ ｎ ｙ ｍａ ｏ ｈ ｈ ｉ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ａｃ ａｅｒ ｕｉ ｒｄ ｅ ｔｖ ｌｅａ ｅｕ ｏ ｔ ｈ ｒ ｈ ． ｅＭ ｓ ｎ ｎ ｈ ｎｇｉ ｒ ＣＴＰｉ ｓ
摘
要 ：根据 工业监控 无线传 感器 网络（ Ｎ 的可靠性和实时性需求 ， 用跨层优化 方法 ， 出一种 基于 介质访问控制 层 Ｍａ ｏ ＷＳ ） 采 提 ｒ ＩＥ ０ ． ． ＷＳ ＣＰ Ｅ Ｅ ８ ２ ５ Ｎ链路层动力学 Ｍａ ｏ 模 型对单簇 网络进行数据帧传输性能 分析 ，改进汇聚树协议 的链路 １４ ｒｖ ｋ 质 量评 估方法 ， 通过计算最优路 由梯度 ，建立 网络拓扑 ，在保证较高数据到达率的同时 ， 网络延迟 最小 ，以满足工业监控 网络 的数据传 使 输 需求 。
WSN路由协议在煤矿安全应用的改进
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃｏ ｓｄ ｒｎ ａ ｎ ｓ ｕ ｓｓ ｃ ｓｔ ｅｌｍｉ ｄ ｅ ｅ ｇ ｎｍｉ ｅｓ ｆ ｔ ｍｏ ｉｏ ｉ ｇ ｓ ｔｍ， ｈ ｃ ｉｅ ｔ ａ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｉｅ ｉ ｇ ｔ ｔ ｈ ｍａ ｙｉｓ ｅ ｕ ｈ ａ ｈ ｉ ｔ ｎ ｒ ｙ ｉ ｎ ａ ｅｙ ｎ ｔｒｎ ｙｓｅ ｔ ｅａ ｃｄ ｎ ｓｔｋ ｅ ｐａ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｌ．Ｗ ｅ ｓ ｌｃ ｅ ｋｎ ｆｗｉｅｅ ｓ ｍｏ ｉ ｒｎ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｏ ｏ ，ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｔ ｃ ｎ ｔｎ ｌ．Ｗ ｅ ｌｃ ｑ ｅ ｔｙ ｒ ｅｅ ｔａ ｎ ｗ ｉｄ ｏ ｒ ｌｓ ｎｔ ｉｇ ｙ ｔ ｍ ｏ ｎ ｒ ｔ ｃ ｌ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｉ ｏ ｓａ ｔ ｙ
ａ ｒ ｓ ｅ ｓ ｇｅ ｎ ｄ ｎ ｅｎ ｔ ｒ ｘ ｅ ｄ ｔ ｅｎ ｔ ｒ ｆｔ ． ｉ ｌｔ ｇ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒｎ ｅＳ Ｉ － Ｅ ａ ｄ ｃ ｏ ｓ ｈ ｉ ｌ ｏ ｅ ａ ｄ ｔ ｅｗｏ ｋ ｔ ｅ ｔ ｎ ｅｗｏ ｋ ｌ ｅｉ ｔ ｎ ｈ ｏ ｈ ｉ ｍｅ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｔ Ｐ ｎ ｏｈ Ｎ Ｒ ｎ Ｓ Ｉ ｕ ｉｇｐ ｏ ｏ ｏ ， ｅｒ ｓ ｌ ｒ ｓ ｎ ａ ｅ Ｓ Ｉ － ｏ ｔ ｇｐ ｏ ｏ ｏ ｒ ｖ ｓｇ ｅ ｔ ｎｔ ｅｓ ｖｎ ｎ ｒ ｙ Ｐ ｒ ｔ ｒ ｔ ｃ ｌ ｔ ｕｔ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ Ｐ Ｒ ｒ ｕ ｉ ｒ ｔ ｃ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｒａｌ ｏ ｉｇ ｅ ｅ ｇ ． Ｎ ｏ ｎ ｈ ｅ ｓ ｈ ｈ ｔ ｔ Ｎ Ｅ ｎ ｉ ｙ ｈ ａ
Ｋｅ ｒ ｓ ｗｉｅｅ ｓｓ ｎｓ ｒｎ ｔ ｏ ｋ ｇ ｓｍｏ ｉｏ ； ＰＩ Ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｌｓ ｅ ｏ ｅ ｗ ｒ ； ａ ｎ ｔ ｒ Ｓ Ｎ－ Ｅ
ａ ｒ ｓ ｅ ｓ ｇｅ ｎ ｄ ｎ ｅｎ ｔ ｒ ｘ ｅ ｄ ｔ ｅｎ ｔ ｒ ｆｔ ． ｉ ｌｔ ｇ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒｎ ｅＳ Ｉ － Ｅ ａ ｄ ｃ ｏ ｓ ｈ ｉ ｌ ｏ ｅ ａ ｄ ｔ ｅｗｏ ｋ ｔ ｅ ｔ ｎ ｅｗｏ ｋ ｌ ｅｉ ｔ ｎ ｈ ｏ ｈ ｉ ｍｅ Ｓ ｍｕ ａｉ ｎ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｔ Ｐ ｎ ｏｈ Ｎ Ｒ ｎ Ｓ Ｉ ｕ ｉｇｐ ｏ ｏ ｏ ， ｅｒ ｓ ｌ ｒ ｓ ｎ ａ ｅ Ｓ Ｉ － ｏ ｔ ｇｐ ｏ ｏ ｏ ｒ ｖ ｓｇ ｅ ｔ ｎｔ ｅｓ ｖｎ ｎ ｒ ｙ Ｐ ｒ ｔ ｒ ｔ ｃ ｌ ｔ ｕｔ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ Ｐ Ｒ ｒ ｕ ｉ ｒ ｔ ｃ ｌ ｍｐ ｏ ｅ ｒａｌ ｏ ｉｇ ｅ ｅ ｇ ． Ｎ ｏ ｎ ｈ ｅ ｓ ｈ ｈ ｔ ｔ Ｎ Ｅ ｎ ｉ ｙ ｈ ａ
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基于蚁群算法的WSN能量预测路由协议
ＬＩ ＡＯ ｉｇ ｈ ， Ｍ ｎ －ｕａ ＺＨＡＮＧ ａ ， Ｅ Ｊａ －ｕａ Ｈｕ ＸＩ ｉ ｎ ｑ ｎ
（ ． ｅ ａｔ ｎ ｏ Ｉ ｆｒ ｔ ｎＭａ ａ ｅ ｎ ， ｕ ａ ｏ ｌ ｅｏ Ｆ ｎ ｎ ｅａ ｄＥ ｏ ｏ ｃ ， ａ ｇ ｈ ４ ０ ０ ， ｈ ｎ ； １ Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔ ｆ ｎ ｏ ｍａｉ ｏ ｎ ｇ ｍｅ ｔ Ｈ ｎ ｎＣ ｌ ｇ ｆ ｉａ ｃ ｎ ｃ ｎ ｍｉ Ｃｈ ｎ ｓ ａ １ ２ ５ Ｃ ｉａ ｅ ｓ
２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｏ ａ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｈ ｎ ｎＵｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｓ ａ ０ ２ Ｃ ｉａ ． ｏｌ ｅｏ ｆｒ ｔ ｎＳ ｉ ｅ ｄＥ ｇｎ ｅｉ ， ｕ ａ ｉｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ １ ８ ， ｈｎ ） ｅ Ｉ ｍ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ ４ ０
ａ ｔ ｏ ｏ ｙ ａ ｇ ｒｔ ｍ ， ｌ ｓｅ — ｅ ｄ ｓ ｎ ａ ａ ｔ ｉ ｋ ｂ ｌｉ ｅ ｈ ｐ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｔ ｅ ｎ ｗ ｌ ｏ ｉ ｎ ｌｎ ｌｏ ｉ ｃ ｈ ｃ ｕ ｔｒ ｈ ａ ｅ ｔ ｔ ｏ ｓｎ ｙ ｍｕ ｔ ｏ ｓｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ， ｈ ｅ ａ ｇ ｒ ｈｍ ｒ ｄｉｔ ｎ ｒ ｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ ｄ ｐｌ ｔ ｐ ｅ ｃ ｓｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉ
基 于蚁群 算 法 的 Ｗ Ｓ 能 量预 测路 由协 议 Ｎ
廖 明华 ，张 华 ，谢建全
（． １ 湖南财政经济学院信息管理系 ，长沙 ４ ０ ０ ；２ 湖南大学信 息科 学与工程 学院，长 沙 ４ ０ ８ ） １２ ５ ． １０ ２
摘
要 ：Ｌ Ａ Ｈ 协议中的簇头和基站采用一跳通信 ，导致能量消耗过快。为此 ，提出一种 基于 蚁群 算法的无线传感器 网络（ Ｎ 能量预 ＥＣ ＷＳ ）
（ ． ｅ ａｔ ｎ ｏ Ｉ ｆｒ ｔ ｎＭａ ａ ｅ ｎ ， ｕ ａ ｏ ｌ ｅｏ Ｆ ｎ ｎ ｅａ ｄＥ ｏ ｏ ｃ ， ａ ｇ ｈ ４ ０ ０ ， ｈ ｎ ； １ Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔ ｆ ｎ ｏ ｍａｉ ｏ ｎ ｇ ｍｅ ｔ Ｈ ｎ ｎＣ ｌ ｇ ｆ ｉａ ｃ ｎ ｃ ｎ ｍｉ Ｃｈ ｎ ｓ ａ １ ２ ５ Ｃ ｉａ ｅ ｓ
２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｏ ａ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｈ ｎ ｎＵｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｓ ａ ０ ２ Ｃ ｉａ ． ｏｌ ｅｏ ｆｒ ｔ ｎＳ ｉ ｅ ｄＥ ｇｎ ｅｉ ， ｕ ａ ｉｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ １ ８ ， ｈｎ ） ｅ Ｉ ｍ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ ４ ０
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基 于蚁群 算 法 的 Ｗ Ｓ 能 量预 测路 由协 议 Ｎ
廖 明华 ，张 华 ，谢建全
（． １ 湖南财政经济学院信息管理系 ，长沙 ４ ０ ０ ；２ 湖南大学信 息科 学与工程 学院，长 沙 ４ ０ ８ ） １２ ５ ． １０ ２
摘
要 ：Ｌ Ａ Ｈ 协议中的簇头和基站采用一跳通信 ，导致能量消耗过快。为此 ，提出一种 基于 蚁群 算法的无线传感器 网络（ Ｎ 能量预 ＥＣ ＷＳ ）
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‟1.想发送信息的接点首先“监听”信道，看是否有信号在传输。
如果信道空闲，就立即发送。
WSN中基于节点概率感知模型的覆盖路由协议
８
９ １ ０ １ ｌ １ ２
６９ ９ ７５ ４ １ ／ ７
７２ ８ ７５ ６ ６ ／ ９ ７８ １ ７６ ４ ７ ／ ５ ７４ ７ ７６ １ ０ ／ ７ ７４ １ ？６ ９ ３ ／ ９
８．９９．４ ８ １ ／ ６ ６
９．５９．２ ２ ６ ／ ６ ８ ９．６９．６ ３９／７５ ９．２９．８ ４４／７７ ９．２９．４ ４ ７ ／ ８ １
ｔ ，
Ｎ
表示 在上 一 轮结 束开 始 到接 收 到簇 头 发来 的 控
制 包 的 ห้องสมุดไป่ตู้间 。
由于选 举 的簇 头节 点 都 是 有很 多 邻 居 节 点 的 ， 那
么 它周 围的节 点 密 度 可能 比较 大 ， 了 防止 选 举 出来 为
表 １ 节 点 的 感 知 概 率 统 计
第２卷 ４
第 ９ 期
电 脑 开 发 与 应 用
文 章 编 号 ｌ Ｏ ３ ５ ５ （ Ｏ １ ０ － ０ ７０ １Ｏ —８ Ｏ ２ １ ）９０ ３— ３
ＷＳ 中基 于节点 概 率 感知 模 型 的覆 盖路 由协 议 Ｎ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｖ ｒ ｇ ｕ ｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｌｏ ｏ ｅ ｂ ｓ ｄ Ｐｒ ｂ ｂ ｌｔ ｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｏ ｅ ａ ｅ Ｒｏ ｔ ｏ ｏ ｏ ｆ Ｎ ｄ — ａ ｅ ｏ ａ ｉｉｙ Ｓ ｎｓ ｒ
盖和路 由协议就 至 为关键 。基于这 个要 求 ，采用接 近 实 际的节 点概 率感 知模 型进 行建 模 ，对 满足 覆 盖冗余 节 点 的 要 求进 行 分 析 ，并 对传 统 分 簇 路 由协 议 Ｌ ＡＣ 进 行 改进 提 出创 新 的 覆 盖 路 由协 议 Ｌ ＡＣ Ｃ，并 通 过 Ｅ Ｈ Ｅ Ｈ— ＭＡＴ ＡＢ进 行仿真 分析 。仿真 结果表 明，有 效地 提高 了网络 的覆 盖度 ，延 长 了网络 生命 周 期 。 Ｌ
基于能量优先的WSN最优梯度路由协议
度值 递减 的 方 向向 Ｓ ｉ ｎ ｋ节点 发送 ， 其 过程 如 图 １ 所示。
图 １中包 含 ８个 节 点 ， 其中 １ 个 源节 点 ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ， ６个 中间节 点 ， １个 Ｓ ｉ ｎ ｋ节 点 ， Ｇｔ 值 表 示各节 点最 优梯 度 初始值 。图 １ （ ａ ） 为 网络 初始 化 ， 图１ （ ｂ ） 为最 优 梯度 场 的建立 阶段 ， 图１ （ ｃ ） 为数 据传输 阶段 ， 其 中虚 线箭
Ｖｏ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ３
Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年 ９月
基 于 能量 优 先 的 ＷＳ Ｎ 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 ２ ２ ６ ０ １ ９ ）
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
ｌ ５ ８
广西师 范大 学学 报 ： 自然科学版
第 ３ １ 卷
－
一
上 ｎｔ ＝ ∞
一 ．
Ｇ ｔ ＝ ３ ． － ， ， ＝ ２ ：
节点， 还 要执 行对 监 测对 象 的感知 、 采 集与 处理 、 数 据传 输等 过 程 。在数 据传输 阶段 ， 数 据将 以受控洪 泛方
式［ ７ 书 （ Ｆ ｌ ｏ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ） ， 即受 最优 梯度 值 约束 的方 式 向 Ｓ ｉ ｎ ｋ节 点转 发数 据信 息 ， 使数 据 从 Ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ 节 点 沿最 优梯
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 。Ｗ Ｓ Ｎ 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
图 １中包 含 ８个 节 点 ， 其中 １ 个 源节 点 ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ， ６个 中间节 点 ， １个 Ｓ ｉ ｎ ｋ节 点 ， Ｇｔ 值 表 示各节 点最 优梯 度 初始值 。图 １ （ ａ ） 为 网络 初始 化 ， 图１ （ ｂ ） 为最 优 梯度 场 的建立 阶段 ， 图１ （ ｃ ） 为数 据传输 阶段 ， 其 中虚 线箭
Ｖｏ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ３
Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年 ９月
基 于 能量 优 先 的 ＷＳ Ｎ 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 ２ ２ ６ ０ １ ９ ）
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
ｌ ５ ８
广西师 范大 学学 报 ： 自然科学版
第 ３ １ 卷
－
一
上 ｎｔ ＝ ∞
一 ．
Ｇ ｔ ＝ ３ ． － ， ， ＝ ２ ：
节点， 还 要执 行对 监 测对 象 的感知 、 采 集与 处理 、 数 据传 输等 过 程 。在数 据传输 阶段 ， 数 据将 以受控洪 泛方
式［ ７ 书 （ Ｆ ｌ ｏ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ ） ， 即受 最优 梯度 值 约束 的方 式 向 Ｓ ｉ ｎ ｋ节 点转 发数 据信 息 ， 使数 据 从 Ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ 节 点 沿最 优梯
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 。Ｗ Ｓ Ｎ 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
一种基于路径信息的WSN路由协议
路 由的角度看 ， Ｎ并不完全等 同于 Ｍ Ｎ Ｔ 它有 自己的 ＷＳ ＡＥ ，
收到Ｒ Ｅ Ｒ Ｑ分组后， 首先确定自己是否已经接收过这样的 ＲＥ Ｒ Ｑ分组， 如果是， 就丢弃该 Ｒ Ｅ Ｒ Ｑ分组； 否则， 在路由表
中创建一个到达源节点的反向路由条 目．并继续广播该
ＲＥ Ｒ Ｑ分组。如果该节点本身就是所请求的目的节点， 或者
仿 真结 果 表 明 ：与 Ａ Ｄ Ｏ Ｖ协议 相 比 ， Ｏ Ｖ协议 可 以在保 持 较 高 的 分组 投 递 率 的 同 时有 效 降低 数 Ｉ Ｄ Ａ
据 分组 的平 均 端 到端 时 延 和路 由开销 ， 到 了低 开 销 、 时延 的设 计 目标 。 达 低
１ 引 言
ＷＳ （ｉｌ ｓ ｅｓ ｔｏ ， Ｎ ｗｒｅ ｎｏ ｎ ｗｒ 无线传感器网络） ｅｓｓ ｒｅ ｋ 是一种 无基础设施的网络，它由一组具备无线收发能力的传感器
（Ｅ Ｒ３ Ｒ Ｒ ） 种控制消息。当一个源节点需要一条路由到达某
个目的节点。但是没有现成可用路由或者以前到达该目的
节点的有效路由为无效的时候，该源节点就广播一个
盖地理区域中感知对象的信息。并将这些信息传送给需要
的用户。Ｍ Ｎ Ｔ ｍ ｂｅ ｄＨ ｃ ｅ ｏ ， Ａ Ｅ （ ｏｉ ｏ ｎｔ ｒ 移动 Ａ ｏ 网 ｌＡ ｗ ｋ ｄＨ ｃ 络）是由一组无线移动节点组成的一种不需要依靠现有固
节点以自 组织方式构成，其目的是协作感知和处理网络覆
Ａ Ｄ （ｄＨ ｃ ｎ ｅ ａｄ ｇ ｉａｃ ｖｃ ｒ ｄＨ ｃ Ｏ Ｖ Ａ ｏ ｏ— ｍ ｎｉ ｓ ｎｅ ｅ ｏ． ｏ 按 ｄ ｎ ｄｔ ｔ Ａ
需距离矢量） Ｍ Ｎ Ｔ中应用最广泛的按需路由协议。它 是 ＡＥ
定义 了路由请求（Ｒ Ｑ 、 Ｒ Ｅ ）路由应答 （Ｒ Ｐ 和路由错误 ＲＥ）
收到Ｒ Ｅ Ｒ Ｑ分组后， 首先确定自己是否已经接收过这样的 ＲＥ Ｒ Ｑ分组， 如果是， 就丢弃该 Ｒ Ｅ Ｒ Ｑ分组； 否则， 在路由表
中创建一个到达源节点的反向路由条 目．并继续广播该
ＲＥ Ｒ Ｑ分组。如果该节点本身就是所请求的目的节点， 或者
仿 真结 果 表 明 ：与 Ａ Ｄ Ｏ Ｖ协议 相 比 ， Ｏ Ｖ协议 可 以在保 持 较 高 的 分组 投 递 率 的 同 时有 效 降低 数 Ｉ Ｄ Ａ
据 分组 的平 均 端 到端 时 延 和路 由开销 ， 到 了低 开 销 、 时延 的设 计 目标 。 达 低
１ 引 言
ＷＳ （ｉｌ ｓ ｅｓ ｔｏ ， Ｎ ｗｒｅ ｎｏ ｎ ｗｒ 无线传感器网络） ｅｓｓ ｒｅ ｋ 是一种 无基础设施的网络，它由一组具备无线收发能力的传感器
（Ｅ Ｒ３ Ｒ Ｒ ） 种控制消息。当一个源节点需要一条路由到达某
个目的节点。但是没有现成可用路由或者以前到达该目的
节点的有效路由为无效的时候，该源节点就广播一个
盖地理区域中感知对象的信息。并将这些信息传送给需要
的用户。Ｍ Ｎ Ｔ ｍ ｂｅ ｄＨ ｃ ｅ ｏ ， Ａ Ｅ （ ｏｉ ｏ ｎｔ ｒ 移动 Ａ ｏ 网 ｌＡ ｗ ｋ ｄＨ ｃ 络）是由一组无线移动节点组成的一种不需要依靠现有固
节点以自 组织方式构成，其目的是协作感知和处理网络覆
Ａ Ｄ （ｄＨ ｃ ｎ ｅ ａｄ ｇ ｉａｃ ｖｃ ｒ ｄＨ ｃ Ｏ Ｖ Ａ ｏ ｏ— ｍ ｎｉ ｓ ｎｅ ｅ ｏ． ｏ 按 ｄ ｎ ｄｔ ｔ Ａ
需距离矢量） Ｍ Ｎ Ｔ中应用最广泛的按需路由协议。它 是 ＡＥ
定义 了路由请求（Ｒ Ｑ 、 Ｒ Ｅ ）路由应答 （Ｒ Ｐ 和路由错误 ＲＥ）
基于能量和距离的分簇式WSN路由协议设计
图 １ Ｅ ＣＲ Ｄ Ｐ时序 模 型
Ｆｉ ．１ Ｔｉ ｅｓ ｒｅ ｇ ｍ ｅ ｉｓ ｍｏｄ ｌｏｆＥＤＣＲＰ ｅ
在 网络运行 阶 段 ， 了第 一 轮 的运行 时 间不 同 除 外 ， 他轮 的运行 时 间均 相 同 。假 设第 一 轮 时 间用 其
１ ３ 节 点发 送信 息到 Ｂ ． Ｓ
路 由技术 是 无 线 传 感 器 网络 （ Ｎ） 心 技术 ＷＳ 核 之一 ， 迄今 为止 ， 国内外 已提 出很 多种 ＷＳ 的路 由 Ｎ 协议 ， 其节 省 能量 的效 果 也 各 有 差 异［ 。本 文 针 对 １ ］
分簇 式 路 由 Ｌ ＡＣＨ（ｏ ｎ ｒ ｙ ａ ａ ｔ ｅｃｕ ｔ－ Ｅ １ｗ ｅ ｅｇ ｄ ｐｉ ｌｓｅ ｖ ｒ ｇｈｅａｃ ｙ 协 议Ｌ 的节 能性不 足 ， 出 了一种基 ｉ ｉ ｒｈ ） ｎ ｒ ２ 提
况 ， 出 了一种 基 于能量 和距 离的 分簇 式路 由协 议 Ｅ Ｃ Ｐ。通 过把 节 点 到基 站 的 距 离和 其 剩余 能量 作 为 提 Ｄ Ｒ
基 站 选取 簇 头的参 考 因素 ， 鉴遗 传 算 法 中的轮 盘赌 思想 选择 簇 头 ， 设 置簇 头之 间的 距 离阈值 ， 借 并 合理 选 取
很多 Ｗ Ｓ Ｎ应用 需 在一定 的 区域 随 机分 布众 多 无 线传感 器节 点 ， 些节 点 将 感 知 到 的数 据 通过 无 这 线 方式 向基 站 （ Ｓ 传 送 。所 有 传 感 器 节 点周 期 性 Ｂ）
监 测周 围环境 信 息并 采 集相 关数 据 ， 每个 固定 的 在
来划 分 的［ ， 时序模型 如 图 １ 示 。 ２其 ］ 所
３４ ９
解 放 军 理 工 大 学 学 报 （ 然 科 学 版） 自
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WSN中的路由协议
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.典型路由协议及其比较 7.WSN的OS,tinyos和nesc 8.举例：Tinyos中的multi-hop routing LEPS 协议实现 9.程序分析:LEPS-FMAC
2.多对一和一对多为主的业务模式
WSN的主要业务是传感器节点把采集到的信息传给sink和sink向WSN下达查询 命令，这是典型的多对一和一对多的模式。
为了支持这种通信模式，WSN中很多路由协议建立具有树状结构的路由
此外还有“地域多播（geocast）”的业务模式 WSN中，用户可能对一个地理信息区域内的信息感兴趣，因此需要把查询和命令 发送到该区域内的所有节点。以洪泛方式可以支持这种业务，但是开销太大。针对 这种模式设计了以下一些路由协议： LBM：基于位置的多播协议 Voronoi diagram and convex hull based geocasting and routing：基于Voronoi图和
无线传感器网络的一个基本理念是以大量低成本节点组网，通过节点之间的 协作获得比单一的高精度、高可靠性和高成本的传感器更好的信息采集效果。单个 传感器低能量和不可靠是无线传感器网络固有的，将对协议设计产生较大影响。
从对路由协议设计影响的角度，归纳WSN的特点
1.形式多样的信息报告模式 WSN中信息报告模式分三类： a.事件触发：节点采集信息后判断，若超过一定的阈值，则认为发生了某种事件，
有些WSN中的节点是可移动的，如医疗监测WSN，候鸟迁徙WSN，网络拓扑 变化比较快
5.能量受限、结构简单的节点
Node大都由电池供电，电池体积小， 能量有限且难以更换 许多场合需要WSN连续工作数年甚 至更长。 Node结构简单，存储、处理、通信 能力低，单个节点可靠性差。要求协 议尽可能简单，具有容错性
基于凸包的地域多播协议 GEAR: geographical and energy aware routing
3.数据为中心的设计理念
把WSN看成是一个大型的数据库，用户关心的是从这里得到什么信息，而不关心 数据库中的哪个元素（node）提供了该信息
该理念对网络层的一个重要影响是节点的地址分配 一般情况下没必要为每个node分配全局唯一地址，node描述信息产生时间， 地点和内容即可，统一编址，对大规模WSN开销过大 特定情况，节点ID和位置具有一定绑定关系，可用ID代替位置。如工业检测WSN 从实现多跳通信的角度，需要在局部标识不同的节点。
WSN的体系结构
Node有四个基本组件构成
sensing unit processing unit Transceiver unit power 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。
WSN的特点及对路由设计的影响
网络特点是路由设计的主要依据，对网络特点的分析是进行协议设计的前提
无线传感网络中，网络业务的最大特点是具有明显的方向性。 为了实现信息采集的目的，WSN的网络业务大都发生在数据汇聚节点（sink） 和普通的传感器节点之间，包括sink节点到传感器节点的下行业务（如查询指令下 达）和传感器节点到sink的上行业务（如采集信息的回传） 传感器节点之间的横向业务所占比例较小，主要是网络的控制信息和网内信息 处理所需要的信息。
该理念还影响分组转发的过程 WSN中，原始数据可能存在一定的冗余，在满足信息采集的要求前提下，可以 在数据转发过程中对其进行修改，甚至把多个分组合并成一个分组，从而降低能耗
4.动态变化的网络拓扑
大部分的WSN中节点并不移动，造成网络拓扑变化的主要原因是节点的失效和 存在不可靠性、非对称链路。为了节能和延长网络寿命，需要对网络进行休眠调度， 会在一定程度上增加网络拓扑的动态性。在有些WSN中为了弥补节点失效造成的 性能损失，进行再布设（re-deployment），也会使网络拓扑发生变化。
需要立即上报，如用于预警的WSN b.周期的：节点定期把采集到的信息报告给sink。如野生动植物和环境监测WSN c.基于查询：node不主动向sink上报采集到的信息，而是等待用户查询，根据用户
需要反馈信息。 d.混合模式：前三种的综合。如智能交通的WSN
不同的信息报告模式影响路由的触发机制 a.事件触发模式：从节能的角度，按需建立路由更恰当 b.周期报告模式：采用先应式的方法建立路由更加合适 c.基于查询模式：查询信息的本身就可以辅助建立路由
The sensor networks protocol stack
physical 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application power 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
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.典型路由协议及其比较 7.WSN的OS,tinyos和nesc 8.举例：Tinyos中的multi-hop routing LEPS 协议实现 9.程序分析:LEPS-FMAC
2.多对一和一对多为主的业务模式
WSN的主要业务是传感器节点把采集到的信息传给sink和sink向WSN下达查询 命令，这是典型的多对一和一对多的模式。
为了支持这种通信模式，WSN中很多路由协议建立具有树状结构的路由
此外还有“地域多播（geocast）”的业务模式 WSN中，用户可能对一个地理信息区域内的信息感兴趣，因此需要把查询和命令 发送到该区域内的所有节点。以洪泛方式可以支持这种业务，但是开销太大。针对 这种模式设计了以下一些路由协议： LBM：基于位置的多播协议 Voronoi diagram and convex hull based geocasting and routing：基于Voronoi图和
无线传感器网络的一个基本理念是以大量低成本节点组网，通过节点之间的 协作获得比单一的高精度、高可靠性和高成本的传感器更好的信息采集效果。单个 传感器低能量和不可靠是无线传感器网络固有的，将对协议设计产生较大影响。
从对路由协议设计影响的角度，归纳WSN的特点
1.形式多样的信息报告模式 WSN中信息报告模式分三类： a.事件触发：节点采集信息后判断，若超过一定的阈值，则认为发生了某种事件，
有些WSN中的节点是可移动的，如医疗监测WSN，候鸟迁徙WSN，网络拓扑 变化比较快
5.能量受限、结构简单的节点
Node大都由电池供电，电池体积小， 能量有限且难以更换 许多场合需要WSN连续工作数年甚 至更长。 Node结构简单，存储、处理、通信 能力低，单个节点可靠性差。要求协 议尽可能简单，具有容错性
基于凸包的地域多播协议 GEAR: geographical and energy aware routing
3.数据为中心的设计理念
把WSN看成是一个大型的数据库，用户关心的是从这里得到什么信息，而不关心 数据库中的哪个元素（node）提供了该信息
该理念对网络层的一个重要影响是节点的地址分配 一般情况下没必要为每个node分配全局唯一地址，node描述信息产生时间， 地点和内容即可，统一编址，对大规模WSN开销过大 特定情况，节点ID和位置具有一定绑定关系，可用ID代替位置。如工业检测WSN 从实现多跳通信的角度，需要在局部标识不同的节点。
WSN的体系结构
Node有四个基本组件构成
sensing unit processing unit Transceiver unit power 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。
WSN的特点及对路由设计的影响
网络特点是路由设计的主要依据，对网络特点的分析是进行协议设计的前提
无线传感网络中，网络业务的最大特点是具有明显的方向性。 为了实现信息采集的目的，WSN的网络业务大都发生在数据汇聚节点（sink） 和普通的传感器节点之间，包括sink节点到传感器节点的下行业务（如查询指令下 达）和传感器节点到sink的上行业务（如采集信息的回传） 传感器节点之间的横向业务所占比例较小，主要是网络的控制信息和网内信息 处理所需要的信息。
该理念还影响分组转发的过程 WSN中，原始数据可能存在一定的冗余，在满足信息采集的要求前提下，可以 在数据转发过程中对其进行修改，甚至把多个分组合并成一个分组，从而降低能耗
4.动态变化的网络拓扑
大部分的WSN中节点并不移动，造成网络拓扑变化的主要原因是节点的失效和 存在不可靠性、非对称链路。为了节能和延长网络寿命，需要对网络进行休眠调度， 会在一定程度上增加网络拓扑的动态性。在有些WSN中为了弥补节点失效造成的 性能损失，进行再布设（re-deployment），也会使网络拓扑发生变化。
需要立即上报，如用于预警的WSN b.周期的：节点定期把采集到的信息报告给sink。如野生动植物和环境监测WSN c.基于查询：node不主动向sink上报采集到的信息，而是等待用户查询，根据用户
需要反馈信息。 d.混合模式：前三种的综合。如智能交通的WSN
不同的信息报告模式影响路由的触发机制 a.事件触发模式：从节能的角度，按需建立路由更恰当 b.周期报告模式：采用先应式的方法建立路由更加合适 c.基于查询模式：查询信息的本身就可以辅助建立路由
The sensor networks protocol stack
physical 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application power 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