無線傳感器網絡路由協(xié)議研究【文獻綜述】

1、畢業(yè)設計文獻綜述畢業(yè)設計文獻綜述計算機信息技術計算機信息技術無線傳感器網絡路由協(xié)議研究無線傳感器網絡路由協(xié)議研究摘要：路由協(xié)議是無線傳感器網絡的重要組成部分，節(jié)能是無線傳感器網絡路由協(xié)議設計所要解決的首要問題。本文重點分析了低功耗路由協(xié)議LEACH，同時簡單介紹了其他幾種典型的路由協(xié)議，并對各路由協(xié)議進行了綜合比較。另外，還分析了MAC協(xié)議中基于競爭機制的典型協(xié)議，并進行了總結。關鍵字：路由協(xié)議；節(jié)能；MAC協(xié)議；1.引言由傳感器、無線

2、通信和網絡三大技術融合而形成的傳感器網絡是一種全新的信息獲取和處理技術。而無線傳感器網絡[1]是計算機科學和通信技術的一個新的研究領域，由于其廣闊的應用前景，近年來受到了越來越多的關注，各種面向具體應用的無線傳感器網絡路由協(xié)議應運而生。無線傳感器網絡由大量微型傳感器節(jié)點組成，且這種微型傳感器節(jié)點能量有限而且一旦布設后不再更換，因此能量是無線傳感器節(jié)點最重要的資源，它直接關系著網絡的使用壽命。所以節(jié)能問題成為研究無線傳感器網絡一個主要的目

3、標。2.無線傳感器網絡的路由協(xié)議路由協(xié)議時網絡中傳感器節(jié)點相互通信的基礎，同時也是網絡層的主要功能。無線傳感器網絡中節(jié)點的電源續(xù)航能力、數據處理能力、通信帶寬以及數據存儲能力都很有限，由于無線傳感器網絡的特殊性，無法直接采用傳統(tǒng)的路由協(xié)議，即使Adhoc的路由協(xié)議也無法直接使用。為無線傳感器網絡層設計有效的路由協(xié)議來提高通信質量、降低能量損耗、延長網絡的生存時間是無線傳感器網絡技術的核心問題之一[2]。2.1低功耗路由協(xié)議——LEACH

4、協(xié)議LEACH(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)是MIT的Chrakasan等人為無線傳感器網絡設計的低功耗自適應分層路由算法[3]。它是以循環(huán)的方式隨機選擇簇頭節(jié)點將整個網絡的能量負載平均分配到每個傳感器節(jié)點中從而達到降低網絡能源消耗提高網絡整體生存時間的目的。LEACH在運行過程中不斷地循環(huán)執(zhí)行簇的重構過程。每個簇重構過程可以用輪的概念來描述。每個輪可以分成兩個階段:初始化和穩(wěn)定工作兩個階段

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傳感器節(jié)點都要決定自己是否充當簇頭節(jié)點。簇頭節(jié)點必須從那些沒有當過簇頭節(jié)點的節(jié)點中選擇直到網絡中的所有節(jié)點都當過簇頭節(jié)點然后再進行重新選舉。簇頭但是，無線傳感器網絡與應用高度相關，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：以數據為中心、支持數據融合、基于節(jié)點定位、具有可擴展性、魯棒性、提供QoS支持等。依據上述性能指標對描述的路由協(xié)議特點進行對比的結果如表1所示。表1協(xié)議

6、節(jié)能數據融合節(jié)點定位擴展性魯棒性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)議有效調節(jié)多個節(jié)點共享信道資源，避免沖突發(fā)生是無線網絡面臨的關鍵問題之一，直接影響著無線資源的使用效率、網絡吞吐和時延等重要性能。媒質接入控制（MAC）協(xié)議，又稱為多址接入協(xié)議，就是為解決次問題而引入的無線發(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爭的隨機訪問協(xié)議MAC協(xié)議，它是建立在IEEE802.1MAC協(xié)議[7]的基礎上，針對傳感器網絡的節(jié)省能量需求而提出來的傳感器網絡MAC協(xié)議。其沖突避免機制類似于IEEE802.11DCF，采用物理載波偵聽和虛擬載波偵聽兩種方式沖突發(fā)生概率，RTSCTS握手機制避免隱藏終端問題。此外，SMAC首先引入了周期激活休眠機制以避免空閑偵聽，如圖11所示，每個節(jié)點周期地再一段時間內偵聽信道，等待是否有業(yè)