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SignalProcessSystem 信号与系统 无线传感器网络路由协议研究 摘要：无线传感器网络是由大量微型传感器节点组成的一个自组织的网络系统，路由协议是其关键技术之 一。在综合大量路由协议和算法文献的基础上，对现有的无线传感器网络路由协议进行了归纳，初步对其 进行了分类，介绍了几个典型的方案，并对各种方案进行了分析，指出了其优缺点和发展趋势。 关键词：无线传感器网络； 路由协议； 路由协议分类 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1006-883X（2009）09-0026-04 狄亮 陈小惠 万文涛 一、引言 随着微机电技术和无线通信技术的迅速发展，使得开发低功耗、低能量、多功能的传感器节点成为可能。 这些传感器节点由能量十分有限的电池供电，具有感知、数据处理的能力，以及无线通信功能。大量布撒在 [1] 监测区域中的传感器节点通过自组织就构成了无线传感器网络（Wireless Sensor Networks ，WSN ） 。 WSN 的应用前景非常广阔，在军事国防、环境监测、生物医疗、智能家居、危险区域的远程监控等领域 都具有潜在的使用价值[1,2] 。WSN与传统有线网络具有很大的差别。尽管它和移动自组织网络（ Mobile Ad hoc [1～3] Networks ，MANET ）都是无线自组织网络，但二者存在着很大的差异 。这使得传统网络的路由协议和 MANET 的路由协议均不适用于WSN ，必须依据WSN 的特点设计新的路由协议，使之有效地保证WSN功能的 正常实施。 二、无线传感器网络路由协议介绍 WSN 的路由协议是无线传感器网络的一个关键的支撑技术，路由协议的优劣直接影响着网络的性能。由 于WSN上述的这些特点，使得WSN 的路由协议不同于传统网络的路由协议。传统网络的路由协议设计的主要 目标是避免网络拥塞、保持网络的连通性和高质量的网络服务，而WSN 网络节点具有能量有限、计算能力有 限和存储能力有限的特点。因此路由协议设计要求考虑节省能源、具备数据融合能力、鲁棒性和可扩展性， 节点不能执行太复杂的计算、不能在节点保存太多的状态信息、节点间不能交换太多的路由信息[2] 。 [4] 传统网络的路由协议对WSN大多都不适用。如泛洪（Flooding ） 路由是传统网络中一种最简单的路由算 法，它不要求维护网络的拓扑结构，也无需进行路由计算，接收到消息的节点以广播形式转发数据分组，直 到数据分组到达目标节点为止。但是这种路由方式开销大，效率低，不适用于能量有限的WSN 。 目前，国内外研究人员已经提出了多种针对WSN 的路由协议，其中较为典型的协议有SPIN 、DD 、 HREEMR 、SAR、LEACH 、TEEN、GEAR等。根据现有协议的具体实现方式，WSN 的路由协议大致可以分 为以下几个类别：以数据为中心的路由协议、分层路由协议、基于地理位置的路由协议、能量感知路由协议 和基于QoS 的路由协议。 三、以数据为中心的路由协议 该类路由协议采用基于属性的命名机制来描述数据，通过汇聚节点向特定的区域发送查询请求来获取数 26 传感器世界 2009.09 Signal Process System 据信息，并在数据传输过程中进行数据融合以降低节点的能 量消耗。典型的以数据为中心的路由协议有定向扩散DD协 汇聚