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wsn路由协议的分类WSN（Wireless Sensor Network，无线传感器网络）是一种特定的无线网络，用于收集和传输环境数据。
在WSN中，多个传感器节点通过无线通信连接到一个中央节点，它们可以在自己的位置上收集环境信息。
WSN可以应用于环境监测、智能家居、工业控制等领域，它们的设计和部署需要考虑多种因素，包括能源消耗、网络传输协议、节点容量等。
在WSN中，路由协议是非常重要的组成部分。
它定义了网络中如何传输数据、如何路由数据和如何维护网络拓扑结构等问题。
下面我们来介绍WSN路由协议的分类。
一、层次路由协议层次路由协议是WSN中最常见的路由协议之一。
它将网络分为多个层次，每个层次由一组节点组成。
每层节点负责收集邻居节点的信息，将信息传递给上一层的节点。
最终将数据从最底层节点传递到中央节点。
层次路由协议具有灵活性和可扩展性，它可以适应大规模、复杂的WSN应用。
除此之外，由于每个节点只需要跟它的邻居节点通信，因此能源消耗比较低，寿命也比较长。
二、平面路由协议平面路由协议是一种比较简单的路由协议，它将所有节点都放在同一平面中。
平面路由协议将网络分为多个区域，每个区域由若干个节点组成。
在网络中，每个节点都有自己的地址，并且知道其周围节点的位置。
平面路由协议的特点是路由路径较短，能够降低网络延迟和能耗。
然而，平面路由协议缺乏对网络拓扑的全局视图，因此可能会导致路由路径不稳定或重复。
三、基于协同过滤的路由协议基于协同过滤的路由协议是一种新型的WSN路由协议。
它主要利用节点之间相似性来建立路由路径。
通过比较节点之间的通信频率和数据传输量，努力找到稳定的、可靠的节点组合。
基于协同过滤的路由协议能够最大程度地减少网络延迟和路由路径的复杂性，同时也能够有效降低能源消耗。
四、地理路由协议地理路由协议是一种基于节点位置的路由协议。
地理路由协议通常是基于两个节点之间的距离来定义路由路径。
具体来说，它使用节点GPS坐标或距离测量来确定节点之间的位置。
ZigBee协议低功耗无线传感器网络的协议ZigBee是一种专为低功耗、短距离通信设计的无线传感器网络协议。
它基于IEEE 802.15.4标准，旨在提供稳定可靠的通信解决方案，适用于广泛的物联网应用。
本文将介绍ZigBee协议的特点、架构以及其在低功耗无线传感器网络中的应用。
一、ZigBee协议的特点1. 低功耗：ZigBee协议采用了低功耗设计，使得传感器节点的电池寿命得以延长。
这是通过快速进入和退出睡眠状态、低能耗的硬件设计以及优化的通信协议实现的。
2. 网络拓扑灵活：ZigBee支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和集群树等。
这种灵活性使得ZigBee网络能够适应不同应用场景的需求，提供多样化的通信方案。
3. 自组织组网：ZigBee节点可以通过自组织的方式建立和维护网络。
当一个节点加入网络时，它可以自动发现邻近节点并与之建立连接，从而形成一个可扩展的传感器网络。
4. 低成本：ZigBee协议所需的硬件资源相对较少，这使得ZigBee设备的制造成本低，适用于大规模部署。
二、ZigBee协议的架构ZigBee协议采用了分层的架构，包括应用层、网络层、MAC层和物理层。
1. 应用层：应用层定义了与应用程序相关的功能，如传感器数据的采集和处理、设备间的通信协议等。
它通过ZigBee集群库提供了一组标准的应用功能集，简化了应用程序的开发。
2. 网络层：网络层负责网络拓扑管理、路由选择和数据传输。
它定义了路由协议、维护网络表和路由表等功能，使得数据能够有效地在传感器节点之间传递。
3. MAC层：MAC层处理数据的传输和接收，通过帧格式的定义和超帧结构来实现。
它还负责低功耗的睡眠管理和信道访问控制，实现低功耗和高效的通信。
4. 物理层：物理层负责信号的调制、解调和发送。
ZigBee使用了2.4GHz无线频段，采用了多频道和直序扩频技术，提供了可靠的无线通信性能。
三、ZigBee在低功耗无线传感器网络中的应用ZigBee协议在低功耗无线传感器网络中有广泛的应用，包括家庭自动化、工业监测、农业环境监测等领域。
无线传感器网络路由协议概述作者：付晓阳来源：《电脑知识与技术》2013年第11期摘要：该文对无线传感器网络的路由协议进行了简要概述，总结了典型的平面路由协议和层次路由协议（分簇路由协议），重点介绍了LEACH路由协议和EEUC路由协议，并分析了其基本原理，最后对LEACH协议、LEACH-C协议和EEUC协议进行了模拟仿真，并对结果进行了简要分析和总结。
关键词：无线传感器网络；路由协议；LEACH中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）11-2548-031 概述无线传感器网络是继承了计算机、通信和信息感知三大学科中众多科学知识的新兴领域，对无线传感器网络的认识，随着大量的相关研究而不断深入。
简单来说，无线传感器网络就是由传感器节点组成的，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络[1]。
路由协议解决的是数据传输问题，是无线传感器网络的核心技术之一。
路由协议的性能和整个网络的性能密切相关。
无线传感器网络的路由协议骑着监控网络拓扑变化，建立、维护和删除节点间路由，保证在恶劣环境中节点间信息能准确、高效和及时传递的作用。
无线传感器网络节点间以Ad-Hoc方式进行通信，每个节点都可以充当路由器的角色，并且每个节点都具备动态搜索、定位和回复连接的能力。
路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点。
它主要包括两个方面的功能，一是寻找源节点和目的节点间的优化路径，二是将数据分组沿着优化路径正确地进行转发[2]。
无线传感器网络的路由协议根据网络的拓扑结构的差别，可以分为平面路由协议和层次路由协议[3-4]（即分簇结构路由协议）。
该文主要介绍几种常用路由协议，并对其进行仿真实验。
2 平面路由协议在平面路由协议的无线传感器网络中，所有传感器节点的地位平等，逻辑视图是平面结构。
因此不存在特殊节点，网络能耗均衡，鲁棒性好。
洪泛和闲聊（Flooding and Gossiping）[4]这种路由方式是最原始最传统的路由方式，不需要网络的任何拓扑信息、数据信息和路由信息，是典型的平面路由协议。
无线传感器网络协议体系结构
无线传感器网络的通信协议为五层结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。
其中通信部分位于数据链路层和物理层，采用的标准是IEEE 802.15.4。
通信部分采用的通信技术可以是有线、无线、红外等，其中无线技术可以是ZigBee、蓝牙、超带宽（UWB）等。
组网技术主要在传输层和网络层。
支撑技术主要在应用层实现，包括时间同步技术、定位技术、数据融合技术、能量管理和安全机制等，主要作用是保证用户功能的正常运行。
物理层作用是为终端设备提供数据传输的通路。
主要任务是信号的调制、数据收发速率、通信频段的选择以及传输介质的选取。
数据链路层作用是建立可靠的点到点、点到多点的通信链路，保证源节点发出的信息可以正确的传输到目标节点。
主要任务是数据成帧、帧检测、介质访问、差错控制和功率控制。
网络层作用是将数据由传感器节点可靠的传输到汇聚节
点。
主要任务是路由的发现和维护，确保终端的连通/无连通情况，路由的可达性以及寻找传感器节点和汇聚节点之间最优路径（能量消耗最小、延时最小）。
传输层作用是进行数据流的传输控制进而保证网络通信质量
应用层要为传感器网络应用提供时间同步服务、节点定位机制、节点管理协议、任务协议和数据广播管理协议。
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]。
浅析无线传感器网络路由协议
[摘要]无线传感器网络作为计算，通信和传感器官项技术相结合的产物，目前成为计算机科学领域一个活跃的研究分支。
结合近年来国外的研究成果，着重从路由协议方面介绍无线传感器网络的研究现状，比较分析了flooding、gossiping、spin、directed diffusion等多种路由协议，指出了各自的特色。
[关键词]无线传感器网络、路由协议、flooding
中图分类号：tn711 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）09-0044-02
1、引言
无线传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期，无线传感器网络作为一个全新的研究领域，在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题。
无线传感网络的网络结构由三个主要部分组成[1]：传感节点，终端节点（sink）和观察对象，节点由四部分组成：（1）由微处理器或微控制器构成的计算子系统；（2）用于无线通信的短距离无线收发电路，即通信子系统；（3）将节点与物理世界联系起来，由一组传感器和激励装置构成的传感子系统；（4）能量供应子系统，包括电池和ac-dc转换器。
2、路由协议的分类
网络数据传输离不开路由协议，无线传感器网络路由协议根据不同的角度可以进行不同的分类。
根据路由发现策略的角度，可分为主动路由和被动路由两种类型；根据网络管理的逻辑结构可将路由
协议分为平面路由和分层结构路由两类[2][3]。
3、无线传感器网络中现有路由协议分析
3.1 平面路由协议
3.1.1 扩散法[4]（flooding）
扩散法是一种传统的网络路由协议，如图1所示：一节点a希望发送一块数据给节点d，使用扩散法，节点a首先通过网络将数据副本传送给它的每一个邻居节点，每一个邻居节点又将其传输给各自的每一个邻居节点，除了刚刚给它们发送数据副本的节点a外。
如此继续下去，直到将数据传输到目标节点d为止或者为该数据所设定的生命期限变为零为止或者所有节点拥有此数据副本为止。
扩散法所具有的优点：①实现简单；②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；③适用于健壮性要求高的场合。
表现不足的地方主要有：①存在信息爆炸（implosion）问题，即出现一个节点可能得到一个数据多个副本的现象；②出现部分重叠（overlap）现象；③盲目使用资源。
3.1.2 spin[5][6]（sensor protocol for information via negotiation）
spin是一种以数据为中心的自适应通信路由协议。
其目标是通过使用节点间的协商制度和资源自适应机制，解决扩散法存在的不足之处。
为了避免出现扩散法的信息爆炸问题和部分重叠现象，传感器节点在传送数据之前彼此进行协商，协商制度可确保传输有用数据。
节点间通过发送元数据（即描述传感器节点采集的数据属性的
数据。
3.1.3 定向扩散[7][8][9][10]（directed diffusion）
定向扩散路由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，其突出特点是引入了梯度来描述网络中间节点对该方向继续搜索获得匹配数据的可能性，运行的传感器节点使用基于属性的命名机制来描述数据，并通过向所有节点发送对某个命名数据的（任务描述符）来完成数据收集。
在传播的过程中，指定范围内的节点利用缓存机制动态维护接收数据的属性及指向信息源的梯度矢量等信息，同时激活传感器来采集与该相匹配的信息。
节点对采集的信息进行简单的预处理后，利用本地化规则和加强算法建立一条到达目的节点的最佳路经。
经仿真分析，该算法具有很好的节能和可扩展特性。
3.2 层次路由协议
3.2.1 leach[11]（low-energy adaptive clustering hierarchy）leach是一种基于聚类（clustering）的路由协议，在无线传感器网络路由协议占有重要地位，其他基于聚类的路由协议如teen、apteen、pegasis等大都由leach发展而来。
它的基本思想是通过随机循环地选择聚类首节点将整个网络的能量负载平均分配到每
个传感器节点中，从而达到降低网络能源消耗，提高网络整体生存时间的目的。
在运行过程中不断地循环执行聚类首节点重构过程，每个重构过程分成两个阶段：类准备阶段（set-up phase）和就绪阶段（ready phase），为了节省资源开销，就绪阶段的持续时
间要长于类准备阶段的持续时间，与一般的基于平面多跳路由协议和静态的聚类路由协议相比，可以将网络整体生存时间延长15%. leach定义了“轮”（round）的概念，类准备阶段和就绪阶段所持续的时间总和称为一轮（round）。
在类准备阶段，leach协议随机选择一个传感器节点作为类头节点（cluster head node），随机性确保类头与基站之间数据传输的高能耗成本均匀地分摊到所有传感器节点。
在类头节点选定后，该类头节点对网络中所有节点进行广播，广播数据包含有该节点成为类头节点的信息。
一旦传感器节点收到广播数据包，根据接收到的各个类头节点广播信号强度，该节点选择信号强度最大的类头节点加入，向其发送成为其成员的数据包。
类形成后，类头节点采用tdma策略分配通道使用权给类内节点。
一旦处于就绪阶段，类头节点开始接收类内各节点采集的数据，然后采用数据融合和数据压缩等技术进行汇聚，将整合后的数据传输给sink节点。
在就绪阶段持续了一段时间后，网络又进入了另一次的类准备阶段。
3.2.2 pegagis[12]（power-efficient gathering in sensor information system）
pegagis协议是在leach基础上改进设计的，不同于leach的聚类结构，它假定组成网络的传感器节点是同构且静止的，节点发送能量递减的测试信号，通过检测应答来确定离自己最近的相邻节点。
通过这种方式，网络中的所有节点能够了解彼此的位置关系，
进而每个节点依据自己的位置选择所属的聚类，聚类的首节点参照位置关系优化出到sink节点的最佳链路。
研究结果表明，pegasis 支持的传感器网络的生命周期是leach的近两倍。
pegagis协议的优点是减小了leach在聚类首节点重构过程中所产生的开销，并且通过数据融合降低了收发过程的次数，从而降低了能量的消耗.它的缺点是链中远距离的节点会引起过多的数据延迟，节点维护位置信息（相当于传统网络中的拓扑信息）需要额外的资源，而且聚类首节点的唯一性使得聚类会成为瓶颈。
3.2.3 teen[13][14]（threshold sensitive energy efficient sensor network protocol）
teen是具有实时性的路由协议，它采用与leach相同的聚类结构和运行方式，在teen中定义了硬、软两个阈值，以确定是否需要发送监测数据，当监测数据第一次超过设定的硬阈值时，节点用它作为新的硬阈值，并在接着到来的时隙内发送它。
在接下来的过程中，如果监测数据的变化幅度大于软阈值界定的范围，则节点传送最新采集的数据，并将它设定为新的硬阈值，通过调节软阈值的大小，可以在监测精度和系统能耗之间取得合理的平衡。
不同的是在聚类的建立过程中，随着聚类首节点的选定，聚类首除了通过tdma 方法实现数据的调度，还向聚类成员广播有关数据的硬阈值和软阈值两个参数。
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，从而达到比leach算法更节能的目的。
teen 协议的优点是适用于实时应用系统，可以对突发事件做出快速反
应。
它的缺点是不适用于需要持续采集数据的应用环境。
4 特性比较
如表1。
5、结束语
随着人们对无线传感器网络的研究与应用的进一步加深，无线传感器网络路由协议的设计吸引了越来越多的技术人员的关注与研究。
本文整理总结了当前常见的路由协议的相关特点，并对各种路由协议的特点进行了分析和比较，希望对从事相关研究与设计的技术人员有所帮助，进一步推动无线传感器网络技术在国内相关领域内的应用。
参考文献
[1] 任丰原、黄海宁、林闯.无线传感器网络.软件学报，2003-3.
[2] 肖永康山秀明任勇无线adhoc网络及其研究难点.电信科学.2002年，12～14.
[3] 史美林，英春自组网路由协议综述通信学报，2001年，vol.22.no1193～103.
[4] m. weiser. the computer for the 21st
century.scienttific american， 1991， 265（3）：66-75. [5] w. heinzelman， j. kulik， h. balakrishnan. adaptive protocols for information dissemination in wireless sensor networks. proceedings of the 5th annual acm/ieee international conference on mobile computing and networking
（mobicom’99），seattle， wa，1999：174-185.
[6] j. kulik， et al. negotiation-based protocols for disseminating information in wireless sensor networks. wireless networks， 2002，（8），：169-185.。
