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高效节能的无线传感器网络路由协议研究

第一章绪论

无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）是指由大

量质量低、能量有限的传感器节点组成的自组织网络，以感知、

收集、处理和传输环境信息为主要目的。WSN的应用场景非常广

泛，如环境监测、军事情报采集、智能家居等领域。由于传感器

节点的能量有限，如何在维持稳定通信的同时延长传感器网络的

寿命成为WSN研究中的焦点问题。

传感器节点的寿命取决于多个因素，如能量消耗、拓扑结构、

路由协议等。在WSN中，路由协议是实现高效节能的重要手段。

本文将对现有的无线传感器网络路由协议进行综述，重点研究高

效节能的路由协议。

第二章现有的无线传感器网络路由协议

2.1分层路由协议

分层路由协议是将WSN划分为不同的层次，每个节点只与其

所在的层次的一些节点通信，实现跨层次的信息传递。典型的分

层路由协议包括LEACH（LowEnergyAdaptiveClustering

Hierarchy）、PEGASIS（PowerEfficientGatheringinSensor

InformationSystems）等。

2.2层次式路由协议

层次式路由协议将WSN划分为不同的层次，每个节点只向与

其相邻的下一级节点转发信息，实现逐层转发的信息传递。典型

的层次式路由协议包括TEEN（Threshold-sensitiveEnergyEfficient

sensorNetwork）、APTEEN（AdaptivePeriodicThreshold-sensitive

EnergyEfficientsensorNetwork）等。

2.3平面式路由协议

平面式路由协议不划分网络层次，采用平面拓扑结构与平面路

由算法，实现信息传输。典型的平面式路由协议包括DGR

（DirectedGreedyRouting）、GPSR（GreedyPerimeterStateless

Routing）等。

第三章高效节能的无线传感器网络路由协议

3.1基于最小生成树的路由协议

最小生成树是无向图中的一种生成树，其边权值之和最小。基

于最小生成树的路由协议可以在保证数据传输的同时，减少不必

要的重复信息传输，降低传感器节点的能量消耗。常见的基于最

小生成树的路由协议包括M-DRIFT（Minimum-energybroadcast）

等。

3.2基于能量平衡的路由协议

能量平衡是指将网络中各个节点的能量尽可能均衡的分布在整

个网络中。基于能量平衡的路由协议可以有效解决能量消耗不均

衡的问题，延长传感器节点的寿命。常见的基于能量平衡的路由

协议包括EECR（Energy-EfficientCooperativeRoutingforWireless

SensorNetworks）、EVOLVE（EVolutionaryOptimizationfor

LifetimeanddrOpcausalityinWirelessSEnsorNetworks）等。

3.3基于拓扑控制的路由协议

拓扑控制是指通过调整不同拓扑结构，控制数据在网络中的传

输路径，从而实现高效节能。基于拓扑控制的路由协议可以在保

证网络连接的前提下，降低信息传输的延迟，减少能量消耗。常

见的基于拓扑控制的路由协议包括GRID-loc（GeographicRouting

WithIdealDeliveryusingLocalization）等。

第四章总结与展望

无线传感器网络的发展已经成为一个热门领域，高效节能的

WSN路由协议也成为WSN研究的重点问题。现有的WSN路由协

议已经可以通过一定方式实现高效节能，但是仍然存在许多问题，

例如可靠性、安全性、实时性等，这些问题需要在后续的研究中

加以解决。同时，随着技术的发展，新的路由协议也将不断涌现，

为WSN的应用和研究带来更多可能。