无线传感网路由层协议分析..docx

无线传感网路由层协议分析杜睿桓1, 于永亮2, 关振宇3, 王金岭41.杜睿桓，学号：201092378 班级：网络1002班2.于永亮，学号：201055009班级：英1011班3.关振宇，学号：201092096班级：英1008班4.王金岭，学号：201092417班级：英1011班Abstract：This paper analyses the main routing protocol in Wireless Sensor Network, including Flooding, Gossiping, SPIN, LEACH and PEGASIS protocol. Firstly each protocol is analyzed in detail based on data structure and mechanism. Then, the advantages and disadvantages are analyzed to give some foundation for improvement. Finally, a detailed comparisonis made about all the protocols according to the previous results.Key words：Wireless Sensor Network; Routing Protocol; Protocol analysis摘 要：本文对无线传感网络路由层的应用较广泛的协议进行了分析，包括洪泛协议，闲聊协议，以数据为中心的路由协议，低功耗自适应聚类分级协议，高能效采集传感器信息系统，以及其他应用较广泛的路由协议。首先对各个协议进行结构和原理分析，然后分析了协议的优点和缺点。最后根据前人的仿真数据，对各个协议进行了对比。关键词：无线传感网络; 路由协议; 协议分析1 引言无线传感网络作为计算机科学里的一项热门领域，有着不同于传统有线网络的特点，从开始应用至今众多专家学者所贡献的关于无线传感网络的算法和策略，大大推动了其发展的进程。无线传感网路由层协议中，部分协议是以有线网中的一些协议为基础，针对无线传感网的特点进行改进。比较典型的是Flooding协议 [1]和Gossiping协议 [2]。协议设计的主要目标是降低能耗，增加通信带宽利用率，减少冗余数据，简化数据结构。基于这些目标，JOANNA KULIK [3]等人在2002年开发了较节能SPIN协议，其结构简单、易实现的特点使该协议具有一定的实用性，Debao Xiao [4]等人对SPIN协议进行了安全方面的改进。M. J. Handy [5]则针对低功耗这一目的开发了LEACH协议，PEGASIS协议 [6]则对这一协议进行了进一步发展，降低了功耗和通信复杂度，但同时也产生了一系列新问题。2基本路由协议分析以下我们对路由协议进行了系统的分析，包括对结构的简单分析，对优缺点的评价。2.1洪泛（Flooding）2.1.1 原理分析洪泛算法不需要维护任何网络拓扑结构或者路由计算，可以用于无线传感网络。在洪泛协议中，一个节点收到某节点发来的数据包，如果这个数据包的目的地不是该节点，并且数据包没有达到最大跳限，该节点就把数据包转发给除了发送本数据包节点以外的所有邻居节点。图.1给出了洪泛协议的一个例子：节点2给节点1发送一个数据包，节点1把该数据包转发给节点3，4，5。图.1 Flooding广播2.1.2优点和缺点分析洪泛协议非常容易实现，它是反应性的协议，不用维护任何路由表、拓扑结构，也不需要进行路由发现。但洪泛协议有几个缺点，它占用了大量带宽并且浪费了大量能源，二者对于无线传感网节点来说都是很宝贵的资源，由相同节点产生的相似数据也会产生洪泛，即协议不进行数据聚合。2.2闲聊协议（Gossiping）2.2.1原理分析由于泛洪路由在数据传输过程中存在大量无用的重复广播信息，造成了广播信息的“内爆”(Implosion)和“重叠”(Overlap)[1]，使得传感器节点的能量很快就被耗尽，网络生存时间很短。为了解决这个问题，S.hedetniemi [7]等人提出了闲聊(Gossiping)策略。Gossiping协议是在泛洪协议的基础上进行改进而提出的。它传播信息的途径是通过随机的选择一个邻居节点，获得信息的邻居节点以同样的方式随机的选择下一个节点进行信息的传递。2.2.3 优点和缺点分析这种方式避免了以广播形式进行信息传播的能量消耗，但其代价是延长了信息的传递时间。虽然Gossiping协议在一定程度上解决了信息的内爆，但是仍然存在信息的重叠现象，此外还增加了端到端的数据时延。2.3以数据为中心的路由协议（SPIN）2.3.1 协议分析SPIN