1、第 7章 无线传感器网络的路由协议 7.1 路由协议概述7.1.1无线传感器网络路由协议的考虑因素设计无线传感器网络的路由要考虑的因素很多，大致分为以下两种类型。(1)网络特征：无线传感器网络具有与众不同的特征，应用于路由协议设计时，主要应该考虑能量损耗、节点部署和网络拓扑变化。(2)数据传输特征：无线传感器网络的数据采集和传输要求与其他网络不同，因此路由协议设计时也需要加以区别，主要考虑数据传输方式、无线传输手段以及数据融合技术等。7.1.2路由的过程无线传感器网络的路由过程主要分为以下 4个步骤： 某一个设备发出路由请求命令帧，启动路由发现过程； 对应的接收设备收到该命令后，回复应答命令帧
2、； 对潜在的各条路径开销 (跳转次数、延迟时间 )，进行评估比较； 将评估确定之后的最佳路由记录添加到此路径上各个设备的路由表中。7.1.3无线传感器网络路由协议分类方法1按源节点获取路径的方法主动路由协议、按需路由协议 、混合路由协议2按节点参与通信的方式直接通信路由协议、平面路由协议、层次路由协议3按路由的发现过程以位置信息为中心的路由协议、以数据为中心的路由协议4按路由选择是否考虑服务质量 (QoS)约束 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
3、。7.2 平面路由协议7.2.1 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转发报文给所有的邻居节点， (如图 7-1,2所示 )。2. 闲聊法闲聊法 (Grossing)是洪泛法的改进版本。如图 7-3所示洪泛路由协议n 洪泛路由算法 是一个简单有效的路由算法，其基本思想是每个节点都是用广播转发收到的数据分组，若收到重复分组则进行丢弃处理。洪泛协议会导致数据分组以源节点为中心进行扩散，为了不造成大面积的扩散占用过多的网络资源以及使扩散收敛，需要设定合适的 TTL值（ IP包
4、被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量），保证数据分组只经过有限跳路由；n 此外为了进行重复分组检测，每个节点需要维护一个数据分组序号 SEQ和一张路由表，源节点每发送一个数据分组则将 SEQ增 1，并将该 SEQ添加到数据分组的 IP头部，其余节点收到数据分组后会将该 SEQ记录到路由表并根据该 SEQ进行重复分组检测。洪泛路由协议n 洪泛算法最大的问题 是会产生大量的重复分组，占用网络资源，使路由器和链路的资源过于浪费，以致效率很低。但是洪泛路由算法是一个最简单和最可靠的路由算法，在节点运动剧烈、进出网络频繁变化的场景下，全网洪泛是有效的方式，其具有极好的健壮性，可用于军事应用，也可以作为
5、衡量标准评价其他的路由算法。Grossing（闲聊）路由协议n Grossing（闲聊）路由协议 在 Flooding协议的基础上进行了改进，节点对于产生或收到的数据并不是无条件转发，而是随机转发，因此在一定程度上解决了 Flooding协议广播风暴的问题。但是随机转发数据增加了信息传输的平均时延，导致传输速度变慢，并且无法解决部分交叠和盲目利用资源问题。7.2.2 SPIN协议基于协商机制的传感器网络 SPIN协议 (Sensor Protocols for Information via Negotiation)是一种以数据为中心的白适应通信方式，使用 3种类型的信息进行通信，即 ADV、
6、 REQ和 DATA信息。图 7-4表示了 SPIN协议的工作过程。SPIN协议的缺点是没有考虑节能和多种信道条件下的数据传输问题。因此，后续又出现了 SPIN-PP (Point to Point，点到点的通信模式 )、SPIN-EC (Energy Control，点到点模式下的节能路由 )、 SPIN-RL (Route Lossy，点到点通信中的信道衰减模式 )、 SPIN-BC (Broadcast Channel，广播信道模式 )等在 SPIN基础上改进的路由协议。7.2.3 SAR、 DD和 MCFA协议1 SAR协议顺序分配路由 SAR协议 (Sequential Assignment Routing)是第一个具有QoS意识的路由协议。该协议通过构建以 Sink的单跳邻居节点为根节点的多播树来实现传感器节点到 Sink节点的多跳路径。2 DD协议定向扩散路由 DD协议 (Directed Diffusion)是一种以数据为中心的信息传播协议，与已有的路由算法有着截然不同的实现机制。3 MCFA协议最小开销前行算法 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。
