wsn的路由协议报告.ppt

Shah路由协议的优点： 1.与Directed Diffusion相比,该协议虽然存在多条路径,但只选用一条,能够有效节约 能源40%以上; 2.随机选择路由方式平衡了通信量 Shah路由协议的不足： 1.sink点需要周期性flooding维护路由信息; 2.需要进行节点间收发开销和剩余能量测量; 4.根据概率随机选择一条路径导致其可靠性不如Directed Diffusion协议. LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）路由协议： LEACH是一种基于聚类(Clustering)路由协议，在WSN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 LEACH路由协议的核心思想： 1.LEACH协议分为两个阶段操作，即类准备阶段(set-up phase)和就绪阶段(ready phase)。为了使能耗最小化，就绪阶段持续的时间比类准备阶段长。类准备阶段 和就绪阶段所持续的时间总和称为一轮(round) 2.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。 3.具体的选择办法是：一个传感器节点随机选择 0和1之间的一个值，如果选定的值小于某一个 阈值T(n)，那么这个节点成为类头节点。 T(n)值按右边公式计算： N：网络中传感器节点的总数； p：一轮中网络的类头节点数； r：己完成的轮数； Gr：在剩余的N/k-r个回合中未成为类头节点的传感器节点组成的集合； 4.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。 5.一旦处于就绪阶段，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。 LEACH路由 协议模型 LEACH协议的优点： 随机选择簇头，平均分担路由业务，减小了能耗 LEACH协议的不足： ①不适合大范围的应用； ②集群分组方式带来了额外开销以及覆盖问题 ③仅适用于每个节点在单位时间内需要发送的数据量基本相同的情况，而不适合 突发数据通信。 PEGASIS（power-efficient gathering in sensor information system）协议 PEGASIS由LEACH发展而来，它是LEACH协议的一种改进版本，仍然采用动态选 举簇头的思想,但为避免频繁选举簇头的通信开销,采用无通信量的簇头选举方法,且 网络中所有节点只形成一个簇,称为链.该协议要求每个节点都知道网络中其他节点 的位置,通过贪心算法选择最近的邻节点形成链.动态选举簇头的方法:设网络中N个 节点都用1~N的自然数编号,第j轮选取的簇头是第i个节点,i=j mod N(i为0时,取N). 簇头与sink点一跳通信,利用令牌控制链两端数据沿链传送到簇头本身,在传送过程 中可聚合数据.当链两端数据都传送完成时,开始新一轮选举与传输。 PEGASIS的基本原理： PEGAGIS假定组成网络的传感器节点是同构和静止的。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， 聚类的簇头参照位置关系优化计算出到sink节点的最佳链路。 右图为PEGAGIS中的聚类 由于节点了解彼此的位置信息，因而可以形 成到簇头节点的最佳链路。 图中，节点N1到N5都采集到相关的数据需 要发送给簇头节点，节点N1可以将数据发送 给N2，N2收到后将其与本身采集的数据进 行数据融合操作，然后发送给N5，同样的 N3将数据发送给N4，N4融合后将数据发送 给N5，N5收到N2和N4的数据后，和自己的 数据进行融合，然后发送给簇头，簇头然后 将数据发送给Sink节点。 PEGASIS的优点： 不需要周期性地动态选择簇头节点，采用最佳链路进行数据传输，并且采用数据 融合技术减少了数据的发送和接收，因此，整个网络的功耗比LEACH要小很多。 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。