無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述計(jì)算機(jī)信息技術(shù)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究摘要：路由協(xié)議是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，節(jié)能是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)所要解決的首要問(wèn)題。本文重點(diǎn)分析了低功耗路由協(xié)議LEACH，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹了其他幾種典型的路由協(xié)議，并對(duì)各路由協(xié)議進(jìn)行了綜合比較。另外，還分析了MAC協(xié)議中基于競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的典型協(xié)議，并進(jìn)行了總結(jié)。關(guān)鍵字：路由協(xié)議；節(jié)能；MAC協(xié)議；1.引言由傳感器、無(wú)線

2、通信和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)融合而形成的傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]是計(jì)算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，由于其廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注，各種面向具體應(yīng)用的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，且這種微型傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限而且一旦布設(shè)后不再更換，因此能量是無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)最重要的資源，它直接關(guān)系著網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。所以節(jié)能問(wèn)題成為研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)主要的目

3、標(biāo)。2.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議路由協(xié)議時(shí)網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)相互通信的基礎(chǔ)，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)層的主要功能。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的電源續(xù)航能力、數(shù)據(jù)處理能力、通信帶寬以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力都很有限，由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特殊性，無(wú)法直接采用傳統(tǒng)的路由協(xié)議，即使Adhoc的路由協(xié)議也無(wú)法直接使用。為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)有效的路由協(xié)議來(lái)提高通信質(zhì)量、降低能量損耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心問(wèn)題之一[2]。2.1低功耗路由協(xié)議——LEACH

4、協(xié)議LEACH(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)是MIT的Chrakasan等人為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的低功耗自適應(yīng)分層路由算法[3]。它是以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇頭節(jié)點(diǎn)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗提高網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間的目的。LEACH在運(yùn)行過(guò)程中不斷地循環(huán)執(zhí)行簇的重構(gòu)過(guò)程。每個(gè)簇重構(gòu)過(guò)程可以用輪的概念來(lái)描述。每個(gè)輪可以分成兩個(gè)階段:初始化和穩(wěn)定工作兩個(gè)階段

5、。初始化階段即簇的形成階段。在每一輪的初始化階段每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都要決定自己是否充當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)。簇頭節(jié)點(diǎn)必須從那些沒(méi)有當(dāng)過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)中選擇直到網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都當(dāng)過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)然后再進(jìn)行重新選舉。簇頭但是，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用高度相關(guān)，所以路由協(xié)議在節(jié)能的前提下還能要滿足以下方面的性能要求：以數(shù)據(jù)為中心、支持?jǐn)?shù)據(jù)融合、基于節(jié)點(diǎn)定位、具有可擴(kuò)展性、魯棒性、提供QoS支持等。依據(jù)上述性能指標(biāo)對(duì)描述的路由協(xié)議特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比的結(jié)果如表1所示。表1協(xié)議

6、節(jié)能數(shù)據(jù)融合節(jié)點(diǎn)定位擴(kuò)展性魯棒性QOS支持LEACH很好有不是好好不是PEGASIS很好有不是好好不是SPIN好有不是受限好不是GEAR好沒(méi)有是受限好是DD好有不是受限好不是3.MAC層協(xié)議有效調(diào)節(jié)多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享信道資源，避免沖突發(fā)生是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一，直接影響著無(wú)線資源的使用效率、網(wǎng)絡(luò)吞吐和時(shí)延等重要性能。媒質(zhì)接入控制（MAC）協(xié)議，又稱為多址接入?yún)f(xié)議，就是為解決次問(wèn)題而引入的無(wú)線發(fā)送控制規(guī)程。3.1典型的MAC協(xié)議3.1.1

7、SMAC協(xié)議SMAC協(xié)議是一種典型的基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議MAC協(xié)議，它是建立在IEEE802.1MAC協(xié)議[7]的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省能量需求而提出來(lái)的傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議。其沖突避免機(jī)制類似于IEEE802.11DCF，采用物理載波偵聽(tīng)和虛擬載波偵聽(tīng)兩種方式?jīng)_突發(fā)生概率，RTSCTS握手機(jī)制避免隱藏終端問(wèn)題。此外，SMAC首先引入了周期激活休眠機(jī)制以避免空閑偵聽(tīng)，如圖11所示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期地再一段時(shí)間內(nèi)偵聽(tīng)信道，等待是否有業(yè)