当前位置：文档之家 › 无线传感器网络路由协议分析

无线传感器网络路由协议分析

  • 格式：pdf
  • 大小：2.60 MB
  • 文档页数：55

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

任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

南京邮电大学学位论文使用授权声明

南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送

交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论

文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文

外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。

论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。

南京邮电大学 研究生签名：_____________ 日期：____________

研究生签名：____________ 导师签名：____________ 日期：_____________

南京邮电大学硕士研究生学位论文 第1章 绪论

1 第1章 绪 论

1.1 课题背景

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）[1][2]是由大量随机分布的节点通过自

组织的方式构成的网络。这些节点集成有传感器、数据处理单元和通信模块，通过无线通

信方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是感知、采集和处理网络覆盖区域中感

知对象的信息，并传送给观察者。

无线传感器网络是一种无基础设施的无线网络，它综合了传感器技术、嵌入式计算技

术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络布置区

域内的各种环境或者监测对象的信息，并对这些数据进行处理，从而获得详尽而准确的信

息，并呈现给需要这些信息的用户。它被认为是21世纪最重要的技术之一[3]，将会对人类

未来的生活方式产生巨大影响。

无线传感器网络与传统的无线网络具有不同的设计目标。在无线传感器网络中，传感

器节点通常是由电池提供能量，并被大量随机部署在待测区域中。大部分节点都是固定的，

只有少数是移动的。由于监控区域的原因，节点的功能设备无法更换，网络在无人维护的

情况下需要长时间的自主工作。而对于传统的无线网络，其应用环境的移动性较强，其设

计目标是提供高服务质量和高效宽带利用，其次才考虑节约能量。因此，无线传感器网络

中的协议设计要充分考虑能量的有效性，进而延长网络的生命周期就成为传感器网络最核

心的问题。

1.2 研究现状及发展趋势

美国20世纪90年代末开始无线传感器网络技术的研究，首先在军事方面应用和推广，

随后许多大学和研究机构纷纷投入大量的研发力量。最具代表性的是UC/Berkeley大学和

Intel公司联合成立的智能尘埃实验室和UCLA大学的WINS实验室。RICE大学研制的

Gnomes传感器网络由低成本的定制节点组成。每个节点包含一个TI的微控制器、传感器

和一个蓝牙通信模块。

我国现代意义的无线传感网络及其应用研究几乎与发达国家同步启动。2001年，中

科院适时抓住机遇，成立了微系统研究与发展中心，挂靠在中科院上海微系统所，成员单南京邮电大学硕士研究生学位论文 第1章 绪论

2 位包括声学所、微电子所、研究生院等十余家研究所和高校，旨在整合中科院内部的相关

单位，共同推进传感器网络的研究。上海市科委在早期就大量部署了传感器网络的课题，

为上海市走在传感网领域的前列奠定了重要基础，在其领导下，中科院上海微系统所还牵

头组建了传感网产学研上海联盟。

另外，我国哈尔滨工业大学、清华大学、北京邮电大学、西北工业大学、天津大学、

国防科技大学和南京邮电大学等高校在国内也较早开展了传感器网络的研究，目前绝大多

数工科院校都已经开展了有关无线传感器网络方面的研究工作，一些高科技企业，如中国

移动、华为、中兴、诺基亚、阿尔卡特等大型企业，也加入了研究行列。

现在对与网络本身问题的关注和研究是无线传感器网络的第二阶段，正在成为无线传

感器网络研究领域的热点，主要集中在MAC层和网络层。网络层的主要任务是以通信网

络为核心，实现传感器与传感器、传感器与观察者之间的通信，支持多传感器协作完成大

型感知任务。在研究初期，把无线传感器网络看成是无线Ad hoc网络的一种，把无线自组

织网的很多路由协议直接移植到无线传感器网络。针对无线传感器网络节点能量受限、网

络拓扑结构动态变化等特点，从1999年起，国内外的研究人员设计了多种面向WSN的路

由协议[4][5]。

泛洪(Flooding)是一种简单的路由技术，算法非常简单，不要求维护网络的拓扑，使用

于健壮性要求高的场合。但存在数据内爆和重叠的缺陷。针对这些缺陷，S.Hedetniemi等

人提出了Gossiping策略[6]。SPIN(Sensor Protocol for Information via Negotiation)[7]是有MIT

的Wendi Rabiner等人提出的一种基于协商并且有能量自适应功能的消息传播协议，该协

议能很好解决泛洪和Gossiping协议的消息内爆、重复和资源浪费的问题。Estrin等人提出

一种专门为无线传感器网络设计的路由策略：定向扩散(Directed Diffusion, DD)[8]，它主要

思想是将来自不同源节点所发送的数据聚合起来，已达到减少数据冗余、缩减数据传递的

大小和次数和延长网络生命周期的目的。

MIT的Heinzelman等人提出了一种分布式低功耗自适应分簇协议（Low Energy

Adaptive Clustering Hierarchy，LEACH）[9]，这是最早提出的面向无线传感器网络的分簇路

由协议。在开始时，根据预告确定的概率，以循环的方式随机选择簇首节点，将整个网络

的能量负载平局分配到每个传感器节点中，从而降低网络能量消耗、延长网络生命周期。

S. Lindsey等人提出了一种面向WSN的基于链路的协议PEGASIS (Power-Efficient

Gathering in Sensor Information System) [10][11]，不像LEACH协议那样把数据直接传输到簇

首，每个节点通过它最近的邻居节点把数据转发到目的节点。然而，这些算法都是单跳簇

首成形算法，这会产生大量的簇。因此，这些算法只适用于中小规模的网络。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第1章 绪论

3 无线传感器网络路由协议还有一些根本性的问题有待于进一步的研究，主要集中在以

下几个方面：

（1）对于分簇路由协议，如何分簇才能使能量消耗与数据通信达到最优。影响成簇的

因素以及簇内的数据融合是将来的研究趋势。

（2）在不维护全局信息的前提下，如何构建能源有效的全局最优路由策略。

（3）无线传感器网络路由协议将来的另一个研究方向，就是要考虑节点的移动情况。

目前几乎所有的路由协议都是认为节点是静止的，但是一些应用场合节点必须是移动。在

这种情况下，就需要路由算法充分考虑到节点移动造成的拓扑的频繁变化。

（4）无线传感器网络中的路由协议和具体应用紧密相关，没有一个能适用所有应用的

路由协议。根据不同的应用环境和网络条件自主切换路由协议的机制是将来的研究趋势。

1.3 研究目的和意义

无线传感器网络能够获取客观物理信息，在科学研究领域，传感器网络提供了一种新

型的研究手段，可以揭示难以观察的现象。传感器网络能够监测温度、湿度、亮度、压力、

噪声、物体移动、速度、方向等多种环境状态，可用于森林火警监测、城市空气质量监测、

洪水监测等应用，ALER系统中有数种传感器来监测降雨量、河水水位和土壤水分，并依此

预测爆发山洪的可能性；在军事领域，传感器网络可应用在战场监测及武器装备实验中，

还可以实现对军用物资的管理和监测士兵的健康状况；在民用方面，涉及城市公共安全、

公共卫生、安全生产、智能交通、智能家居、环境监控等领域。国内从事传感网应用的大

企业目前为数不多，小企业呈现蓬勃发展的势头。北京鼎天软件有限公司，主要从事城市

公共安全应急指挥系统建设，已经承担扬州电子政务和扬州应急指挥系统。上海电器科学

研究院主要从事智能交通方面的工程，已经承担上海市内、外环智能交通工程。嘉兴中科

无线传感网科技有限公司在数字航道、城市应急系统、机场监控等方面有较好的技术背景，

相关项目工程正在进行中。沈阳东软、北大青鸟、亿阳信通等企业也在传感网应用方面有

所涉足，目前主要在电子政务方面，正在向公共安全应急指挥系统进发。由于无线传感器

网络在军事和民用应用中的巨大前景，引起了世界工业界和学术界的极大关注。欧美国家

在上世纪90年代就开始了针对无线传感器网络的研究，并取得了一定的进展。在我国，

国家自然科学基金委员会已经开展了关于无线传感器网络的多个相关课题，各大院校及研

究机关也在不断研究无线传感器网络的各项关键技术。作为一门新兴技术，国内与国际水

平的差距并不是很大，及时开展这项对人类未来生活影响深远的前沿科技的研究，对整个

合集下载

无线传感器ZigBee网络的路由协议研究

无线传感器ZigBee网络的路由协议研究

软件２０１１年第３２卷第６期　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　国际ＩＴ传媒品牌　无线传感器ＺｉｇＢｅｅ网络的路由协议研究　罗中良　汪华斌　刘刚。　（１．惠州学院电子科学系，广东惠州５１６００７；２．惠州学院计算机科学系，广东惠州５１６００７；　３．华南师范大学南海校区计算机工程系，广东佛山５２８２２５）　摘要：ｚｉｇＢｅｅ是一种专门为无线低速传感器和控制网络而设计的通信协议。ｚｉｇＢｅｅ路由协议是ｚｉｇＢｅｅ网络的关键技术，　直接影响网络的实际效能。本文对常见ｚｉｇＢｅｅ网络中的几种路由协议进行分析和研究，并通过ＮＳ２进行了仿真。结果表明，由　Ｃｌｕｓｔｅｒ—Ｔｒｅｅ与ＡＯＤＶｊｒ结合的协议在分组投递率、端对端平均延时、网络生存时间方面有较好的表现，为无线传感器网络的路由　协议算法选择及改进提供了依据。　关键词：无线传感器网络；路由协议；网络仿真　中图法分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００３—６９７０．２０１１．０６．０２２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ＺｉｇＢｅｅ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｌｕｏ　Ｚｈｏｎｇ．１ｉａｎｇ　，Ｗａｎｇ　Ｈｕａ．ｂｉｎ　，ＬＩＵ　Ｇａｎｇ　（１．Ｄｅｐｔ．ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｉｚｈｏｕ　５１６００７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｉｚｈｏｕ　５１６００７，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｈａｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｏｓｈａｎ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５２８２２５，Ｃｈｉｎａ）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＺｉｇＢｅｅ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｌｏｗ　ｓｐｅｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅ　ＺｉｇＢｅｅ　ｒｏｕｔ—　ｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｏｆ　ＺｉｇＢｅｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｈｉｃｈ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ＺｉｇＢｅｅ　ｎｅｔ—　ｗｏｒｋ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ａｎｄ　ｉｓ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ＮＳ２　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｃｋｅｔ　ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ｒａｔｅ，ｔｈｅ　ｅｎｄ—　ｔｏ—ｅｎｄ　ａｖｅｒａｇｅ　ｄｅｌａｙ，ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｕｒｖｉｖａｌ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　Ｃｌｕｓｔｅｒ－Ｔｒｅｅ　ａｎｄ　ＡＯＤＶｊｒ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ；Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　０引　言　１　ＺｉｇＢｅｅ网络路由协议　近年来，无线移动通信技术迅速发展，新的技术不断出现。　红外、ＨｏｍｅＲＦ、蓝牙和８０２．１１等技术的出现又推动了无线个　人域网络（ＷＰＡＮ）的发展。ＺｉｇＢｅｅ是一种低成本、低功耗、　低速率、短距离的无线通信标准，工作在２．４ＧＨｚ的ＩＳＭ频段　上，传输速率为２０　ｋｂ／ｓ－２５０　ｋｂ／ｓ，传输距离为１０ｍ－７５ｍ。　ＺｉｇＢｅｅ是专门为低速传感器和控制网络而设计的无线网络　的通信规范，由ＩＥＥＥ８０２．１５．４小组和ＺｉｇＢｅｅ联盟共同制定。　ＩＥＥＥ８０２．１５．４主要规定了ＺｉｇＢｅｅ协议栈中的物理层与ＭＡＣ　层［１－２１，ＺｉｇＢｅｅ联盟则制定了ＺｉｇＢｅｅ协议栈中的网络层和应用　层，并在网络层上制定了应用程序的接口［３－５１。随着ＺｉｇＢｅｅ技　术的发展与完善，它的广泛应用必将为人们的日常生活带来极　大的方便和快捷。然而，其路由协议对网络的生存和数据传输　效率具有决定性作用，协议及其改进形式众多，本文就ＺｉｇＢｅｅ　中涉及的主流协议从地址分配规则、路由算法进行对比分析研　究，并通过仿真对它们在分组投递率、端对端传输延时、能量开　销、网络生命周期等方面性能进行对比研究。　为降低系统布署成本，ＺｉｇＢｅｅ网络将设备分为全功能设　备（ＦＦＤ，Ｆｕｌｌ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ）和精简功能设备（ＲＦＤ，Ｒｅ－　ｄｕｃｅｄ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ），其中ＦＦＤ设备可以做为ＺｉｇＢｅｅ网　络中的协调器节点、路由器节点或终端节点，而ＲＦＤ设备只能　做为ＺｉｇＢｅｅ网络中的终端节点采集数据。ＦＦＤ设备可以与　ＦＦＤ设备或ＲＦＤ设备通信，而ＲＦＤ设备只能直接与ＦＦＤ设　备通信，ＲＥＤ设备之间的通信必须通过ＦＦＤ设备中转［６－８１０　ＺｉｇＢｅｅ网络标准支持三种网络拓扑，即星形拓扑、树形拓　扑、网状拓扑。如图１：　（＝）　ｌＩＩ　：　（　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　１酷拓３Ｉ＂　●蝴嚣　辅髓　国吓Ｄ设箍　图１　ＺｉｇＢｅｅ网络的拓扑结构　基金项目：广东省自然科学基金（１０１５１６０１５０１０００００５）；广东高校优秀青年创新人才培育项目（ＬＹＭ１０１２２）；惠州市科技计划项目　（２０１０Ｂ０２０００８０１　１，２Ｏ１ＯＢＯ２ＯＯ０８０１６）　作者简介：罗中良（１９６８一），男，硕士，教授，研究方向：无线传感网络及监测系统　．　６７　・　网状斩扑　

基于簇的无线传感器网络路由协议分析

基于簇的无线传感器网络路由协议分析

第２８卷第６期　２００８年１２月　桂林电子科技大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｕｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．２８，Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２００８　

基于簇的无线传感器网络路由协议分析　

王桂凤，陶晓玲　

（桂林电子科技大学网络中心，广西桂林５４１００４）　

摘要：无线传感器网络路由协议分为平面路由协议和分簇路由协议，分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高　效、数据融合简单等优点，成为当前重点研究的路由技术。着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由这三个过程对　

当前典型的无线传感器网络分簇路由算法和协议进行了研究，并根据路由性能指标对上述算法和协议进行了比　

较，在此基础之上提出无线传感器网络路由协议未来的发展趋势及研究策略。　关键词：无线传感器网络；路由协议；簇　

中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—８０８Ｘ（２００８）０６—０４７５—０４　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｃｌｕｓｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

ＷＡＮＧ　Ｇｕｉ一　ｎｇ，ＴＡＯ　Ｘｉａｏ—ｌｉｎｇ　

（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒｔ　Ｇｕｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ　５４１００４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｗｏ　ｇｒｏｕｐｓ：ｐｌａｎｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ａｎｄ　ｃｌｕｓｔｅｒ　

ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．Ｈａｖｉｎｇ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｎｅｒｇｙ　ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｄａｔａ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，　

无线传感器网络中的路由协议

无线传感器网络中的路由协议

无线传感器网络中的路由协议

随着科技的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor

Network，WSN）已经逐渐成为了一种被广泛研究和应用的技术。无线传感器网络拥有广泛的应用领域，如军事、环境监测、智能家居、健康管理等。在这些应用中，无线传感器网络的安全、可靠性和生命稳定性是至关重要的。为了保证上述三个要素，需要一个高效、稳定且可扩展的路由协议来管理无线传感器网络中的数据传输和路由决策。

无线传感器网络与传统的局域网和广域网不同，它不具有结构上的中心，而是由大量分散的节点构成，这些节点协同工作来达到目标。由于节点之间的距离很近，数据包在此类网络中往往是通过多跳传输。一个好的路由协议应当考虑网络中所有节点的负载以及能源消耗，尽可能地减少数据包的延迟和数据包的丢失。这是无线传感器网络中的路由协议需要考虑的主要问题。

在无线传感器网络中，有三种主要的路由协议：平面机制、分层机制和混合机制。

1. 平面机制

平面机制是指所有节点都属于同一层次，没有层次结构。节点之间通过广播协议（如Flooding protocol）相互传递数据。节点只需知道自己的邻居节点，数据包的传输是由遍布整个网络的节点负责的。这种方法简单且易于实现，但会导致网络不稳定，易出现死循环和数据洪泛问题。因此，在实际应用中很少使用。

2. 分层机制

分层机制是指将节点按照其功能和自己所处的位置划分为不同的层次。分层机制将一个大的无线传感器网络划分为多个小的子网络，每个子网络都有一个负责节点。子网络之间通过中继节点进行通信，可以减少数据的传播距离和提高传输速率。分层机制通常由三层组成：传感器层、联络层和命令层。传感器层负责数据的采集与传输，联络层负责中继和路由，命令层负责网络控制和管理。

分层机制的优点是可以有效降低网络负载和节点的能源消耗，提高网络的生存率和稳定性。常见的分层机制路由协议有链路状态广告协议(LSP protocol)、电子飞秋协议(EFQ protocol)等。

无线传感器网络路由协议的分析与仿真

无线传感器网络路由协议的分析与仿真

２０１０牟ｇ１２期　

中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２５５２（２０１０）１２—００１５—０３　

无线传感器网络路由协议的分析与仿真　

耿　鹏　

（南京工程学院通信工程学院，南京２１１１６７）　

摘要：在介绍无线传感器网络基本概念的基础之上，对各种信息传递方式进行了说明，并分　

析了其优缺点。讨论了ＬＥＡＣＨ、ＰＥＧＡＳＩＳ和ＴＥＥＮ等分层路由协议。在ＮＳ２平台上以生命周期　为指标对ＬＥＡＣＨ、ＰＥＧＡＳＩＳ和ＤＩＲＥＣＴ协议进行了仿真，结果表明分层路由协议的性能要优于　

多跳方式的平面路由协议。　关键词：无线传感器网络；路由协议；分层；生命周期　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｎ　

ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

ＧＥＮＧ　Ｐｅｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１　１　１６７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　

ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｓ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｏｍｅ　

ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｍｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ＬＥＡＣＨ，ＰＥＧＡＳＩＳ　ａｎｄ　ＴＥＥＮ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ｏｆ　ＬＥＡＣＨ，ＰＥＧＡＳＩＳ　ａｎｄ　ＤＩＲＥＣＴ　ａｒｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ＮＳ２　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｌｉｆｅｔｉｍｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｍｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ｉｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ—ｈｏｐ　ｍｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．