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WSN中的路由协议 主讲：彭菊萍 组员：马小龙、任海英、王玉龙 班级：兰州大学2008级计算机技术班 PPT构成 1、WSN的体系结构 2、路由协议的定义 3、WSN的特点及对路由设计的影响 4、路由协议的关键问题分析 5、路由协议的分类 6、典型路由协议 一、WSN的体系结构 Node有四个基本组件构成 sensing unit processing unit Transceiver unit power unit 可能有的取决于应用程序需要的组件 location finding system：许多路由技术和传感任务需要精确获悉节点位置 power generator：在特定状况下需要提供长时间的电源支持 Mobilizer：需要移动节点到另一个地方执行指定的任务 The sensor networks protocol stack physical layer 实现简单、强壮的数据调制，发送、接收 MAC层 考虑节点的通信环境噪声和节点的移动，且需要降低能量消耗，最小化和邻居节点的广播冲突.负责数据成帧，帧检测，媒体访问控制和差错控制 network layer 路由生成和路由选择 transport layer 数据流传输控制，是保证通信服务质量的重要部分 application layer 根据传感任务的不同，可以建立不同的application power management plane 管理传感器节点如何使用能源，各个协议层都要考虑节省 mobility management plane 监测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使node能动态跟踪其邻居节点的位置 task management plane 在一个给定的区域内平衡和调度监测任务 二、路由协议 路由协议是WSN的关键技术之一，它负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点 主要包括两个方面的功能： 寻找源节点和目的节点的优化路径 将数据分组沿着优化路径正确转发 与有线网络和蜂窝式无线网络不同，WSN中没有基础设施和全网统一的控制中心在这种无中心的环境下，路由可以看成分布式地获取网络拓扑信息，以一定准则计算路径并对路径进行维护的过程。 三、WSN的特点及对路由设计的影响 网络特点是路由设计的主要依据，对网络特点的分析是进行协议设计的前提 无线传感网络中，网络业务的最大特点是具有明显的方向性。 为了实现信息采集的目的，WSN的网络业务大都发生在数据汇聚节点（sink） 和普通的传感器节点之间，包括sink节点到传感器节点的下行业务（如查询指令下达）和传感器节点到sink的上行业务（如采集信息的回传） 传感器节点之间的横向业务所占比例较小，主要是网络的控制信息和网内信息处理所需要的信息。 无线传感器网络的一个基本理念是以大量低成本节点组网，通过节点之间的协作获得比单一的高精度、高可靠性和高成本的传感器更好的信息采集效果。单个传感器低能量和不可靠是无线传感器网络固有的，将对协议设计产生较大影响。 从对路由协议设计影响的角度，归纳WSN的特点 1、形式多样的信息报告模式 WSN中信息报告模式分三类： a.事件触发：节点采集信息后判断，若超过一定的阈值，则认为发生了某种事件，需要立即上报，如用于预警的WSN b.周期的：节点定期把采集到的信息报告给sink。如野生动植物和环境监测WSN c.基于查询：node不主动向sink上报采集到的信息，而是等待用户查询，根据用户需要反馈信息。 d.混合模式：前三种的综合。如智能交通的WSN 不同的信息报告模式影响路由的触发机制 a.事件触发模式：从节能的角度，按需建立路由更恰当 b.周期报告模式：采用先应式的方法建立路由更加合适 c.基于查询模式：查询信息的本身就可以辅助建立路由 2、多对一和一对多为主的业务模式 WSN的主要业务是传感器节点把采集到的信息传给sink和sink向WSN下达查询命令，这是典型的多对一和一对多的模式。 为了支持这种通信模式，WSN中很多路由协议建立具有树状结构的路由 此外还有“地域多播（geocast）”的业务模式WSN中，用户可能对一个地理信息区域内的信息感兴趣，因此需要把查询和命令发送到该区域内的所有节点。以洪泛方式可以支持这种业务，但是开销太大。针对这种模式设计了以下一些路由协议： LBM：基于位置的多播协议 Voronoi diagram and convex hull based geocasting and routing： 基于Voronoi图和基于凸包的地域多播协议 GEAR: geographical and energy aware routing 3、数据为中心的设