無線傳感器路由協(xié)議

1、2無線傳感器路由協(xié)議分類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類基本上延續(xù)了傳統(tǒng)Ad hoc網(wǎng)的分類方法，根據(jù)不同的角度 可以進(jìn)行不同的分類。根據(jù)路由發(fā)現(xiàn)策略的角度，可分為主動(dòng)路由和被動(dòng)路由兩種類型;根 據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理的邏輯結(jié)構(gòu)可將路由協(xié)議分為包括泛洪、SPIN、SAR和定向擴(kuò)散在內(nèi)的幾種平 面路由協(xié)議和包括LEACH、TEEN、PEGAGIS和多層類聚算法在內(nèi)的分層路由協(xié)議兩類。 (1)、主動(dòng)路由：也叫表驅(qū)動(dòng)(Table Driven)路由，主動(dòng)路由的路由發(fā)現(xiàn)策略與傳統(tǒng)路由協(xié)議 類似，節(jié)點(diǎn)通過周期性地廣播路由信息分組，交換路由信息，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)路由，同時(shí)，節(jié)點(diǎn)必 須維護(hù)去往全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的路由，也就是說在主動(dòng)式路

2、由協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都常常 保持著源地址與目的地址之間的路由列表，不管是否需要這些路由。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要 發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，只要去往目的節(jié)點(diǎn)的路由存在，所需的延時(shí)很小。缺點(diǎn)是主動(dòng)路由需要花 費(fèi)較大開銷，盡可能使得路由更新能夠緊隨當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，浪費(fèi)了一些資源來建立和 重建那些根本沒有被使用的路由。而且，動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能使得這些路由更新變成過 時(shí)信息，路由協(xié)議始終處于不收斂狀態(tài)。傳統(tǒng)的路由協(xié)議如RIP, OSPF都屬于主動(dòng)路由協(xié)議。 主動(dòng)路由協(xié)議一般包括“鄰居節(jié)點(diǎn)探測(cè)”和“路由廣播”兩個(gè)過程。、被動(dòng)路由：也叫按需(On Demand)路由，與主動(dòng)路由相反，被動(dòng)路由認(rèn)為在動(dòng)態(tài)變化

3、 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，沒有必要維護(hù)去往其他所有節(jié)點(diǎn)的路由。它僅在沒有去往目的節(jié)點(diǎn)路由的時(shí) 候才“按需”進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)。被動(dòng)路由協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分組的傳輸請(qǐng)求，被動(dòng)地搜索從源節(jié)點(diǎn)到 目的節(jié)點(diǎn)的路由。當(dāng)沒有分組傳遞請(qǐng)求時(shí)，路由器處于靜默狀態(tài)，并不需要交換路由信息。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容按需建立，它可能僅僅是整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的一部分。它的優(yōu)點(diǎn)是不 需要周期性的路由信息廣播，節(jié)省了一定的網(wǎng)絡(luò)資源。缺點(diǎn)是發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，如果沒有去 往目的節(jié)點(diǎn)的路由，數(shù)據(jù)分組需要等待因路由發(fā)現(xiàn)引起的延時(shí)。、平面路由：平面結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在路由功能上地位相同，通過局部操作和反饋 信息來生成路由，沒有引入分層管理機(jī)制。平面結(jié)構(gòu)路由的

4、優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中沒有特殊的節(jié)點(diǎn)， 網(wǎng)絡(luò)流量均勻地分散在網(wǎng)絡(luò)中，路由算法易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性小，缺乏對(duì)通信資源的 優(yōu)化管理，在一定程度上限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。、分層路由：與平面路由協(xié)議相對(duì)應(yīng)的是分層結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議。分層路由協(xié)議采用簇的 概念對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次劃分。若干個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)簇，每一個(gè)簇有一個(gè)簇首。簇內(nèi) 通信由簇頭節(jié)點(diǎn)來完成，簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)聚集和合成減少傳輸信息量，最后簇頭節(jié)點(diǎn)把聚 集的數(shù)據(jù)傳送給終端節(jié)點(diǎn)。這種方式能滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，有效的維持傳感節(jié)點(diǎn)的 能量消耗，從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。無線傳感器路由協(xié)議摘要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有別于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)，所以傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié) 議并不能有效

5、地用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。所以傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，需 要利用節(jié)點(diǎn)有限的能量來我們服務(wù)。本文介紹了無線傳感器路由協(xié)議的特點(diǎn)和分類，在此基礎(chǔ)上著重對(duì)幾種典型的路由協(xié)議進(jìn)行了分析和比較。關(guān)鍵字：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；路由協(xié)議；路由協(xié)議分類引言由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的進(jìn)步，無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)獲得了巨大的發(fā)展。由于自身?xiàng)l件和部署環(huán)境的限制，傳感器 網(wǎng)絡(luò)對(duì)能量有效性、網(wǎng)絡(luò)周期性、容錯(cuò)性和可擴(kuò)展性等方面提出了較 高的要求。路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層研究的主要內(nèi)容。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類不同于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò).無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò) 中隨機(jī)部署，節(jié)點(diǎn)的計(jì)算、通信能力

6、有限，攜帶的能量也有限。節(jié)點(diǎn) 只能獲取網(wǎng)絡(luò)的局部拓?fù)湫畔?目前提出的傳感器節(jié)點(diǎn)通訊路由協(xié)議 也主要是圍繞著減少能量消耗延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，路由協(xié)議不僅關(guān)心單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，更關(guān)心整 個(gè)網(wǎng)能量的均衡消耗，這樣才能延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期。根據(jù)路由發(fā) 現(xiàn)策略的角度，可分為主動(dòng)路由和被動(dòng)路由兩種類型，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管理 的邏輯結(jié)構(gòu)可將路由協(xié)議分為平面路由和分層結(jié)構(gòu)路由兩類。第一.主動(dòng)路由：也叫表驅(qū)動(dòng)(Table Driven )路由，主動(dòng)路由 的路由發(fā)現(xiàn)策略與傳統(tǒng)路由協(xié)議類似，節(jié)點(diǎn)通過周期性地廣播路由信 息分組，交換路由信息，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)路由，同時(shí)，節(jié)點(diǎn)必須維護(hù)去往全 網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)

7、的路由。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，只要去 往目的節(jié)點(diǎn)的路由存在，所需的延時(shí)很小。缺點(diǎn)需要花費(fèi)較大開銷， 盡可能使得路由更新能夠緊隨當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，浪費(fèi)了一些資源 來建立和重建那些根本沒有被使用的路由。第二.被動(dòng)路由：也叫按需(On Demand )路由與主動(dòng)路由相 反，被動(dòng)路由認(rèn)為在動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，沒有必要維護(hù)去往其他 所有節(jié)點(diǎn)的路由。它僅在沒有去往目的節(jié)點(diǎn)路由的時(shí)候才“按需”進(jìn)行 路由發(fā)現(xiàn)。被動(dòng)路由協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分組的傳輸請(qǐng)求，被動(dòng)地搜索從源 節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路由。當(dāng)沒有分組傳遞請(qǐng)求時(shí)，路由器處于靜默狀 態(tài)，并不需要交換路由信息。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容按需建立，它可 能僅僅是

8、整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的一部分。它的優(yōu)點(diǎn)是不需要周期性的路 由信息廣播，節(jié)省了一定的網(wǎng)絡(luò)資源。缺點(diǎn)是發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，如果 沒有去往目的節(jié)點(diǎn)的路由，數(shù)據(jù)分組需要等待因路由發(fā)現(xiàn)引起的延 時(shí)。第三.平面路由：平面結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在路由功能上地位 相同，沒有引入分層管理機(jī)制。其優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中沒有特殊節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò) 流量均勻地分散在網(wǎng)絡(luò)中，路由算法易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是可擴(kuò)張性小， 在一定程度上限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。第四.分層路由：與平面路由協(xié)議相對(duì)應(yīng)的是分層結(jié)構(gòu)路由協(xié) 議。它采用簇的概念對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次劃分。若干個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu) 成一個(gè)簇，每一個(gè)簇有一個(gè)簇首。簇與簇之間可以通過網(wǎng)關(guān)通信。網(wǎng) 關(guān)可以是簇首也可以是其它簇成

9、員。網(wǎng)關(guān)之間的連接構(gòu)成上層骨干 網(wǎng)，所有簇間通信都通過骨干網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)。分層路由協(xié)議包括成簇協(xié)議、 簇維護(hù)協(xié)議、簇內(nèi)路由協(xié)議和簇間路由協(xié)議四個(gè)部分。成簇協(xié)議解決 如何在動(dòng)態(tài)分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)高效地聚集成簇，它是分層 路由協(xié)議的關(guān)鍵。簇維護(hù)協(xié)議要解決在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)過程中的簇結(jié)構(gòu)維 護(hù)，其中包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)退出和加入簇，簇的產(chǎn)生和消亡等功能。分層 路由協(xié)議比較適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，但成簇過程會(huì)產(chǎn)生一定的能源 消耗，如何產(chǎn)生有效的簇類也正是各地學(xué)者深入研究的問題。三、典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議泛洪協(xié)議泛洪(Flooding)協(xié)議是一種傳統(tǒng)的無線通訊路由協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)接受來自其他節(jié)點(diǎn)的信息，并

10、以廣播的形式發(fā)送給其他鄰居 節(jié)點(diǎn)。如此繼續(xù)下去，最后將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)。但這個(gè)協(xié)議 容易引起信息的“內(nèi)爆”(Implosion)和“重疊”(Overlap)，造成資源的浪 費(fèi)。因此在泛洪協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了閑聊(Gossiping)協(xié)議。Gossiping 協(xié)議Gossiping協(xié)議是在泛洪協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而提出的。它傳播信 息的途徑是通過隨機(jī)的選擇一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，獲得信息的鄰居節(jié)點(diǎn)以同 樣的方式隨機(jī)的選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的傳遞。這種方式避免了以廣播形式進(jìn)行信息傳播的能量消耗，但其代價(jià)是延長(zhǎng)了信息的傳遞時(shí) 間。雖然Gossiping協(xié)議在一定程度上解決了信息的內(nèi)爆，但是仍 然存在信息

11、的重疊現(xiàn)象。定向擴(kuò)散協(xié)議定向擴(kuò)散協(xié)議是一種基于查詢的路由機(jī)制。整個(gè)過程可以分為興趣擴(kuò) 散、梯度建立以及路徑加強(qiáng)三個(gè)階段。在興趣擴(kuò)散階段，匯聚節(jié)點(diǎn)向 傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送其想要獲取的信息種類或內(nèi)容。興趣消息中含有任務(wù) 類型、目標(biāo)區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時(shí)間戳等參數(shù)。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在 收到該信息后，將其保存在CACHE中。當(dāng)整個(gè)信息要求傳遍整個(gè) 傳感器網(wǎng)絡(luò)后，便在傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間建立起一個(gè)梯度場(chǎng)， 梯度場(chǎng)的建立是根據(jù)成本最小化和能量自適應(yīng)原則。一旦傳感器節(jié)點(diǎn)收集到匯聚節(jié)點(diǎn)感興趣的數(shù)據(jù)，就會(huì)根據(jù) 建立的梯度場(chǎng)尋求最快路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。LEACH 協(xié)議LEACH協(xié)議的主要思想是通過隨機(jī)選擇簇頭節(jié)點(diǎn)，平均

12、分擔(dān)無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)的中繼通訊業(yè)務(wù)來達(dá)到平均消耗傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量的 目的，進(jìn)而可以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。LEACH協(xié)議可以將網(wǎng)絡(luò)生命 周期延15%。LEACH協(xié)議實(shí)現(xiàn)過程可分為兩個(gè)階段：建立階段和穩(wěn) 定階段。建立階段和穩(wěn)定階段所持續(xù)的時(shí)間總和稱為一個(gè)輪回。為使 能量最小化，穩(wěn)定工作階段應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于初始化階段。在初始化階段， 隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)為聚類首領(lǐng)，成為聚類首領(lǐng)的節(jié)點(diǎn)向周圍廣播信息，其 他節(jié)點(diǎn)根據(jù)接受到廣播信息的強(qiáng)度來選擇它所要加入的聚類，并告知相應(yīng)的聚類首領(lǐng)。在穩(wěn)定工作階段，節(jié)點(diǎn)持續(xù)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，傳送到 聚類首領(lǐng)，由聚類首領(lǐng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的融合處理之后，發(fā)送到終端 節(jié)點(diǎn)。下一輪工作周期重新選擇

13、聚類首領(lǐng)。SPIN協(xié)議SPIN(Sensor Protocol for Information via Negotiation)協(xié)議是一種以 數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)路由協(xié)議。SPIN協(xié)議的目的是：通過節(jié)點(diǎn)之間 的協(xié)商，解決Flooding協(xié)議和Gossiping協(xié)議的內(nèi)爆和重疊現(xiàn)象。 SPIN協(xié)議有3種類型的消息，即ADC、REQ和DATA。ADC用 于數(shù)據(jù)的廣播，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)可以共享時(shí)，可以用其進(jìn)行數(shù)據(jù) 信息廣播。REQ用于請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)希望接受DATA 數(shù)據(jù)包時(shí)，發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包。DATA為傳感器采集的數(shù)據(jù)包。結(jié)束語任何網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸都離不開路由協(xié)議由于傳統(tǒng)的無線ad hoc

14、 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議不能適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所以近年來新的適用于無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議以成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)。對(duì)于 能量有效性、網(wǎng)絡(luò)周期性、容錯(cuò)性和可擴(kuò)展性等方面的研究將會(huì)是我 們以后研究以及完善無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的重點(diǎn)。而國內(nèi)外對(duì)傳 感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究還處于初步階段，因此，這方面還有待于進(jìn) 一步的研究。傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)任意的分布在某一 監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)以自組織的形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，通過多跳中繼方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)， 最后通過Internet或其他網(wǎng)絡(luò)通訊方式將監(jiān)測(cè)信息傳送到管理節(jié)點(diǎn)。同樣的，用戶可以通過 管理節(jié)

15、點(diǎn)進(jìn)行命令的發(fā)布，告知傳感器節(jié)點(diǎn)收集監(jiān)測(cè)信息。傳感器節(jié)點(diǎn)是一個(gè)具有信息收集和處理能力的微系統(tǒng)，集成了傳感器模塊、信息處理模 塊、無線通訊模塊和能量供應(yīng)模塊。傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集和轉(zhuǎn)換，信息處理模塊負(fù)責(zé)管理整個(gè)傳感器節(jié) 點(diǎn)、存儲(chǔ)和處理自身采集的數(shù)據(jù)或者其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，無線通訊模塊負(fù)責(zé)與其他傳感 器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，能量供應(yīng)模塊負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行進(jìn)行能量的供應(yīng)。傳感器能量的供應(yīng)是采用電池，節(jié)點(diǎn)能量有限，考慮盡可能的延長(zhǎng)整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的生 命周期，在設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，保證能量供應(yīng)的持續(xù)性是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)原則。傳感器節(jié)點(diǎn) 能量消耗的模塊主要是包括傳感器模塊、信息處理模塊和無線通

16、訊模塊，而絕大部分的能量 消耗是集中在無線通訊模塊上，約占整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)能量消耗的80%。因此，目前提出的傳 感器節(jié)點(diǎn)通訊路由協(xié)議主要是圍繞著減少能量消耗延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，路由協(xié)議不僅關(guān)心單個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗，更關(guān)心整個(gè)網(wǎng)能量的均 衡消耗，這樣才能延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期。同時(shí)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是以數(shù)據(jù)為中心的，這在 路由協(xié)議中表現(xiàn)的最為突出，每個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有必要采用全網(wǎng)統(tǒng)一的編址，選擇路徑可以不用根 據(jù)節(jié)點(diǎn)的編址，更多的是根據(jù)感興趣的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。目前提 出了很多類型的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，就是基于上述的目的。無線通訊網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議相對(duì)于傳統(tǒng)無線通訊

17、網(wǎng)絡(luò)而言，傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)放在無線通訊的服務(wù)質(zhì)量 (QoS)上，而無線傳感器節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)分布，電池供電，因此目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的 研究重點(diǎn)是放在如何提高能量效率上，當(dāng)前流行的幾個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議如下：泛洪協(xié)議泛洪(Flooding)協(xié)議2是一種傳統(tǒng)的無線通訊路由協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定，每個(gè)節(jié)點(diǎn)接受來 自其他節(jié)點(diǎn)的信息，并以廣播的形式發(fā)送給其他鄰居節(jié)點(diǎn)。如此繼續(xù)下去，最后將信息數(shù)據(jù) 發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)。但這個(gè)協(xié)議容易引起信息的，內(nèi)爆(Implosion)和W重疊”(Overlap)，造成資源 的浪費(fèi)。因此在泛洪協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了閑聊(Gossiping)協(xié)議。Gossiping

18、協(xié)議Gossiping協(xié)議6是在泛洪協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而提出的。它傳播信息的途徑是通過 隨機(jī)的選擇一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，獲得信息的鄰居節(jié)點(diǎn)以同樣的方式隨機(jī)的選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信 息的傳遞。這種方式避免了以廣播形式進(jìn)行信息傳播的能量消耗，但其代價(jià)是延長(zhǎng)了信息的 傳遞時(shí)間。雖然Gossiping協(xié)議在一定程度上解決了信息的內(nèi)爆，但是仍然存在信息的重疊 現(xiàn)象。SPIN協(xié)議SPIN(Sensor Protocol for Information via Negotiation)協(xié)議7是一種以數(shù)據(jù)為中心的自適 應(yīng)路由協(xié)議。SPIN協(xié)議的目的是：通過節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)商，解決Flooding協(xié)議和Gossiping

19、協(xié)議的內(nèi)爆和重疊現(xiàn)象。SPIN協(xié)議有3種類型的消息，即ADC、REQ和DATAADC用于數(shù)據(jù)的廣播，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)可以共享時(shí)，可以用其進(jìn)行數(shù)據(jù)信息廣播。REQ用于請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)希望接受DATA數(shù)據(jù)包時(shí)，發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包。DATA為傳感器采集的數(shù)據(jù)包。在發(fā)送一個(gè)DATA數(shù)據(jù)包之前，一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)首先對(duì)外廣播ADV數(shù)據(jù)包，如果某一 個(gè)節(jié)點(diǎn)希望接受要傳來的數(shù)據(jù)信息，則向發(fā)送ADV數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)回復(fù)REQ數(shù)據(jù)包，因此， 便建立起發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接受節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系，發(fā)送節(jié)點(diǎn)便向接受節(jié)點(diǎn)發(fā)送DATA數(shù)據(jù)包。定向擴(kuò)散(Directed Diffusion)協(xié)議定向擴(kuò)散協(xié)議4是一種基于查詢的路由機(jī)制。整個(gè)

20、過程可以分為興趣擴(kuò)散、梯度建立 以及路徑加強(qiáng)三個(gè)階段。在興趣擴(kuò)散階段，匯聚節(jié)點(diǎn)向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送其想要獲取的信息種 類或內(nèi)容。興趣消息中含有任務(wù)類型、目標(biāo)區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時(shí)間戳等參數(shù)。每個(gè)傳感 器節(jié)點(diǎn)在收到該信息后，將其保存在CACHE中。當(dāng)整個(gè)信息要求傳遍整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)后， 便在傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間建立起一個(gè)梯度場(chǎng)，梯度場(chǎng)的建立是根據(jù)成本最小化和能量 自適應(yīng)原則。一旦傳感器節(jié)點(diǎn)收集到匯聚節(jié)點(diǎn)感興趣的數(shù)據(jù)，就會(huì)根據(jù)建立的梯度場(chǎng)尋求最 快路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。LEACH 協(xié)議LEACH35(LOW-Energy Adaptive Clustering Hierarchy )是一種以最小化傳感器網(wǎng)絡(luò)能 量損耗為目標(biāo)的分層式協(xié)議。該協(xié)議的主要思想是通過隨機(jī)選擇類頭節(jié)點(diǎn)，平均分擔(dān)無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)的中繼通訊業(yè)務(wù)來達(dá)到平均消耗傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量的目的，進(jìn)而可以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò) 的生命周期。LEACH協(xié)議可以將網(wǎng)絡(luò)生命周期延長(zhǎng)15%。LEACH協(xié)議分為兩個(gè)階段：類準(zhǔn) 備階段和數(shù)據(jù)傳輸階段。類準(zhǔn)備階段和就緒階段所持續(xù)的時(shí)間總和稱為