無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議課件

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

的路由協(xié)議無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

的路由協(xié)議1路由協(xié)議概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要任務(wù)是確保數(shù)據(jù)由源節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確高效地傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)，即尋找數(shù)據(jù)的最優(yōu)路徑以及沿最優(yōu)路徑發(fā)送數(shù)據(jù)。能耗：WSN中，路由協(xié)議的制定受能耗的限制。鄰居發(fā)現(xiàn)過程：鄰居節(jié)點(diǎn)間交換信息會消耗能量，交換數(shù)據(jù)越大，能耗越大。處理過程：數(shù)據(jù)傳輸過程的計(jì)算和通信會消耗能量，通信的能耗大于計(jì)算?？蓴U(kuò)展性：路由協(xié)議需能滿足網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螒B(tài)的變化，即使發(fā)生變化，節(jié)點(diǎn)也能有效把握網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑情況。路由協(xié)議概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議主要任務(wù)是確保數(shù)據(jù)由源節(jié)2編址：用戶對來自多個(gè)節(jié)點(diǎn)的整合后信息感興趣，而非單個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此唯一編址方式不適合WSN健壯性：防止由于部分節(jié)點(diǎn)故障失效造成的信息丟失，以及信道不穩(wěn)定造成的信息受損和丟失。路由協(xié)議概述拓?fù)洌郝酚蓞f(xié)議需能適應(yīng)WSN的拓?fù)渥兓ｎA(yù)訂拓?fù)洌汗?jié)點(diǎn)相對固定，可實(shí)現(xiàn)高效路由協(xié)議。隨機(jī)拓?fù)洌壕W(wǎng)絡(luò)自組織，可利用拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)作為路由計(jì)算的前提，路由協(xié)議也需適應(yīng)節(jié)點(diǎn)或觀測目標(biāo)的移動。設(shè)計(jì)目的：網(wǎng)絡(luò)的目的(上層應(yīng)用)的不同導(dǎo)致路由協(xié)議原則的不同。編址：用戶對來自多個(gè)節(jié)點(diǎn)的整合后信息感興趣，而非單個(gè)節(jié)點(diǎn)，因3路由協(xié)議概述WSN路由協(xié)議的分類路由協(xié)議概述WSN路由協(xié)議的分類4能量感知路由WSN網(wǎng)絡(luò)是能量受限的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省能量是路由設(shè)計(jì)需考慮的重要因素。能量路由是WSN最基本的路由協(xié)議之一能量路由是根據(jù)節(jié)點(diǎn)可用能量(PowerAvailable，PA)或傳輸路徑上的能量需求(E)，選擇數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。節(jié)點(diǎn)可用能量就是節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的剩余能量?；灸芰柯酚赡芰扛兄酚蒞SN網(wǎng)絡(luò)是能量受限的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省能量是路由設(shè)計(jì)需5能量感知路由基本能量路由路徑1：源—B—A—目標(biāo)，

PA=4，E=3；路徑2：源—C—B—A—目標(biāo)，

PA=6，E=6；路徑3：源—D—目標(biāo)，

PA=3，E=4；路徑4：源—F—E—目標(biāo)，

PA=5，E=6。最大PA路由：路徑2最小能耗路由：路徑1最少條數(shù)路由：路徑3最大平均路由：路徑4能量感知路由基本能量路由路徑1：源—B—A—目標(biāo)，6能量感知路由能量多徑路由能量多徑路由基本思想在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間建立多條數(shù)據(jù)傳輸路徑根據(jù)每條路徑上節(jié)點(diǎn)的剩余能量和傳輸消耗的能量來給每條路徑賦予一定的選擇概率依概率在多條路徑中選擇傳輸路徑，均衡消耗節(jié)點(diǎn)能量，延長網(wǎng)絡(luò)生存期傳統(tǒng)能量路由頻繁通過某一路徑傳輸數(shù)據(jù)，易導(dǎo)致該路徑上節(jié)點(diǎn)能量消耗過快，節(jié)點(diǎn)提早失效。能量感知路由能量多徑路由能量多徑路由基本思想傳統(tǒng)能量路由頻繁7能量感知路由能量多徑路由路徑建立建立從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的多條路徑計(jì)算出各條路徑的選擇概率主要過程數(shù)據(jù)傳輸對于接收到的每組數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)概率從所有下一跳節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)路由維護(hù)周期性從目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行洪泛查詢以維護(hù)路徑的有效性和活躍性能量感知路由能量多徑路由路徑建立主要過程數(shù)據(jù)傳輸路由維護(hù)8能量感知路由能量多徑路由路徑建立具體過程目的節(jié)點(diǎn)向鄰居廣播路徑建立消息鄰居收到消息，如處于目的節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)之間則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄如節(jié)點(diǎn)決定轉(zhuǎn)發(fā)(加入路由集合)，則更新轉(zhuǎn)發(fā)消息中的代價(jià)值如選擇某一鄰居代價(jià)太高，則放棄選擇路由集合中的節(jié)點(diǎn)計(jì)算下一跳各選擇的概率，概率與代價(jià)成反比節(jié)點(diǎn)根據(jù)選擇概率和能量消耗計(jì)算自己到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸代價(jià)能量感知路由能量多徑路由路徑建立具體過程目的節(jié)點(diǎn)向鄰居廣播路9泛洪是一種傳統(tǒng)的路由技術(shù)。泛洪算法的主要思想是由某節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)廣播，然后任意一個(gè)收到廣播的節(jié)點(diǎn)都無條件將該數(shù)據(jù)包廣播出去，每一節(jié)點(diǎn)都重復(fù)這樣的過程直到數(shù)據(jù)遍歷全網(wǎng)或者達(dá)到規(guī)定的最大跳數(shù)。數(shù)據(jù)包像洪水一樣漫過所有地方，因此稱為洪泛協(xié)議。算法不用維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由計(jì)算，實(shí)現(xiàn)簡單。但是最主要的是內(nèi)爆和重疊以及資源盲點(diǎn)等。洪泛(Flooding)協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議泛洪是一種傳統(tǒng)的路由技術(shù)。洪泛(Flooding)協(xié)議以數(shù)10洪泛(Flooding)協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議內(nèi)爆現(xiàn)象：洪泛機(jī)制允許大量冗余消息，節(jié)點(diǎn)會收到來自多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的相同消息。重疊現(xiàn)象：監(jiān)測同一區(qū)域的節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生相同的信息，造成傳播過程中的信息冗余，消耗大量能量。洪泛(Flooding)協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議內(nèi)爆現(xiàn)象11謠言協(xié)議是對洪泛協(xié)議的改進(jìn)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包時(shí)，只將數(shù)據(jù)包隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)給與其相鄰的節(jié)點(diǎn)的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)或幾個(gè)，而不是所有節(jié)點(diǎn)。選定的鄰居也采用同樣的辦法轉(zhuǎn)發(fā)下去。優(yōu)點(diǎn)：降低數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)重疊的可能性，減少內(nèi)爆現(xiàn)象的發(fā)生。缺點(diǎn)：點(diǎn)到點(diǎn)的時(shí)延較大隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的方向并不一定在距離目的節(jié)點(diǎn)更近的方向上，易造成數(shù)據(jù)超時(shí)或者跳數(shù)己達(dá)最大，導(dǎo)致遞送失敗。開始的短時(shí)間內(nèi)發(fā)送速率很大，隨著數(shù)據(jù)的發(fā)送，速度明顯降低。謠言(Gossiping)協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議謠言(Gossiping)協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議12SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議信息協(xié)商傳感器(SPIN)協(xié)議是

最基本的一類WSN路由協(xié)議，是對Flooding協(xié)議的改進(jìn)?？紤]到WSN的數(shù)據(jù)冗余，臨近節(jié)點(diǎn)所感知的數(shù)據(jù)具有相似性，通過協(xié)商和能量自適應(yīng)來減少數(shù)據(jù)傳輸量，解決洪泛協(xié)議存在的不足。SPIN協(xié)議采用了兩種機(jī)制：

在數(shù)據(jù)發(fā)送前通過協(xié)商確定是否發(fā)送

節(jié)點(diǎn)監(jiān)測自己的能量并進(jìn)行能量感知決策SPIN協(xié)議假定兩點(diǎn)間的通信不受到其他節(jié)點(diǎn)的干擾，分組不會丟失，功耗無限制進(jìn)。SPIN協(xié)議包括三種類型的消息：廣告消息(Advertise,ADV)、請求發(fā)送消息(Request,REQ)、數(shù)據(jù)消息(Datatransfer,DATA)SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議信息協(xié)商傳感器(SPIN)13SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議三次握手機(jī)制(點(diǎn)對點(diǎn)模式，即SPIN-PP)節(jié)點(diǎn)A向鄰居B發(fā)送ADV，ADV消息對DATA消息進(jìn)行了描述。如果B對DATA消息感興趣，則發(fā)送REQ消息給A節(jié)點(diǎn)。A收到REQ后，將DATA消息發(fā)送給B節(jié)點(diǎn)。SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議三次握手機(jī)制(點(diǎn)對點(diǎn)模式，14SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議三次握手機(jī)制(點(diǎn)對多點(diǎn)模式)節(jié)點(diǎn)B向多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送ADV。有部分收到ADV的節(jié)點(diǎn)對DATA感興趣，回復(fù)REQ。B節(jié)點(diǎn)向回復(fù)REQ的節(jié)點(diǎn)發(fā)送DATA。SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議三次握手機(jī)制(點(diǎn)對多點(diǎn)模式15SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議SPIN-EC機(jī)制(在SPIN基礎(chǔ)上加入能量感知功能)當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用能量低于閾值，該節(jié)點(diǎn)不參與DATA消息的轉(zhuǎn)發(fā)。低能量節(jié)點(diǎn)只接收消息。通過減少參與轉(zhuǎn)發(fā)活動，能耗可降低10%。SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議SPIN-EC機(jī)制(在SP16SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議SPIN-BC機(jī)制當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送REQ時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)可以聽到此與DATA有關(guān)的REQ，則放棄此次發(fā)送REQ等待DATA消息。源節(jié)點(diǎn)收到REQ，會將DATA廣播出去，感興趣的節(jié)點(diǎn)可以收到這個(gè)DATA。SPIN-RL機(jī)制如一節(jié)點(diǎn)對DATA感興趣，但由于信道錯(cuò)誤等原因，未收到DATA消息。該節(jié)點(diǎn)可以向其他可能收到DATA消息的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)起傳輸請求，獲得DATA消息。SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議SPIN-BC機(jī)制SPIN17優(yōu)點(diǎn)解決了內(nèi)爆問題和部分解決了重疊問題不需要進(jìn)行路由維護(hù)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓幻舾?，可用于移動WSN缺點(diǎn)本質(zhì)上SPIN還是向全網(wǎng)擴(kuò)散新消息，開銷比較大當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)向同一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送REQ時(shí)，需要退避算法SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)SPIN協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議18定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議定向擴(kuò)散(DirectedDiffusion)協(xié)議：匯聚節(jié)點(diǎn)接到上層應(yīng)用的查詢?nèi)蝿?wù)后，將興趣消息通過洪泛方式周期性地廣播出去，即告訴其他節(jié)點(diǎn)我要收集什么興趣。在傳輸過程中建立從數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的傳輸梯度。在區(qū)域內(nèi)“興趣”匹配節(jié)點(diǎn)沿著梯度方向通過路徑傳送數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)。四個(gè)階段：興趣擴(kuò)散（采用泛洪）；梯度建立（反向建立）；強(qiáng)化路徑（匯聚節(jié)點(diǎn)會收到多條路徑，選最優(yōu)路徑，進(jìn)行加強(qiáng)，以后的數(shù)據(jù)按照加強(qiáng)路徑傳送）數(shù)據(jù)傳輸定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議定向擴(kuò)散(Directed19匯聚節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)查詢興趣，鄰居節(jié)點(diǎn)更新自己的興趣緩存，并且轉(zhuǎn)發(fā)興趣緩存中的條目(興趣表項(xiàng))時(shí)間戳：指示接收到相關(guān)興趣消息的最近時(shí)間梯度：當(dāng)前節(jié)點(diǎn)從哪個(gè)鄰居收到興趣消息以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸率持續(xù)時(shí)間：該興趣消息的有效期定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議匯聚節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)查詢興趣，鄰居節(jié)點(diǎn)更新自己的興趣緩存，并且轉(zhuǎn)發(fā)20路徑增強(qiáng):在多條對應(yīng)的梯度路徑中，匯聚節(jié)點(diǎn)可以對某一條路徑經(jīng)行梯度增強(qiáng)。沿這條路徑再次發(fā)送興趣消息當(dāng)前節(jié)點(diǎn)選定下一跳，興趣消息只會發(fā)送給選定的下一跳節(jié)點(diǎn)逐跳傳導(dǎo)下去，即形成一條專門的路徑定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議路徑增強(qiáng):在多條對應(yīng)的梯度路徑中，匯聚節(jié)點(diǎn)可以對某一條路徑經(jīng)21反向路徑增強(qiáng):如之前的某條路徑遭到破環(huán)，匯聚節(jié)點(diǎn)需“增強(qiáng)”另一條路徑就可以改變數(shù)據(jù)的路由向之前的路徑發(fā)送反向增強(qiáng)消息，抑制節(jié)點(diǎn)使用之前路徑傳輸數(shù)據(jù)GBR路由(Gradient-BasedRouting)協(xié)議：梯度域擴(kuò)展（傳感器節(jié)點(diǎn)到Sink節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)信息、無線鏈路評估信息）EAR(EnergyAwareRouting)路由協(xié)議：建立路由過程中加入能量評估機(jī)制；路由路徑的能量開銷大于某一閾值不采用；CADR路由(ConstrainedAnisotropicDiffusionrouting)協(xié)議：興趣消息往指定方向發(fā)送定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議反向路徑增強(qiáng):定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議22定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心路由，定義不同任務(wù)類型/目標(biāo)區(qū)域消息；路徑加強(qiáng)機(jī)制可顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?；周期性路由：能量的均衡消耗；缺點(diǎn)周期性的洪泛機(jī)制---能量和時(shí)間開銷都比較大；Sink周期性廣播，不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)一個(gè)興趣消息列表，代價(jià)較大；定向擴(kuò)散協(xié)議以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)23分層路由協(xié)議分層路由基本思想網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)簇，每個(gè)簇由簇頭和簇成員組成簇頭組成更高一級的網(wǎng)絡(luò)，簇頭管理簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)，收集融合簇內(nèi)信息簇頭節(jié)點(diǎn)間還可以再次分簇分層結(jié)構(gòu)擴(kuò)展性較好，適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)使用扁平結(jié)構(gòu)路由協(xié)議容易使匯聚節(jié)點(diǎn)及周圍形成性能瓶頸，加重這些節(jié)點(diǎn)能量消耗，縮短網(wǎng)絡(luò)生命周期。分層路由協(xié)議分層路由基本思想扁平結(jié)構(gòu)路由協(xié)議容易使匯聚節(jié)點(diǎn)及24LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議LEACH協(xié)議是最早最基本的一種分層路由算法，主要考慮簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗使用Leach協(xié)議后，形成兩級星形結(jié)構(gòu)簇頭作為一定區(qū)域所有節(jié)點(diǎn)的代理，負(fù)責(zé)和Sink的通信簇頭節(jié)點(diǎn)可以對所轄區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，減少網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)與簇頭距離近，使用小功率與簇頭節(jié)點(diǎn)通信，功耗小簇頭消耗大量能量，所以定期選舉簇頭，簇頭選舉算法的設(shè)計(jì)，要求保證公平性LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議LEACH協(xié)議是最早最基本的一種分25LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)按照周期工作，每個(gè)周期分為兩個(gè)階段：簇頭建立階段：

節(jié)點(diǎn)運(yùn)行算法，確定本次自己是否成為簇頭（選簇）；簇頭節(jié)點(diǎn)廣播自己成為簇頭的事實(shí)；其他非簇頭節(jié)點(diǎn)按照信號強(qiáng)弱選擇應(yīng)該加入的簇頭，并通知該簇頭節(jié)點(diǎn)；簇頭節(jié)點(diǎn)按照TDMA的調(diào)度，給依附于他的節(jié)點(diǎn)分配時(shí)隙；穩(wěn)定工作階段：節(jié)點(diǎn)在分配給他的時(shí)隙上發(fā)送數(shù)據(jù)；LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)按照周期工作，每個(gè)周期分為兩個(gè)26LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議穩(wěn)定工作階段：只有簇頭節(jié)點(diǎn)一直保持活躍狀態(tài)

簇成員節(jié)點(diǎn)按需要保持活躍或者在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)入睡眠狀態(tài)穩(wěn)定工作狀態(tài)結(jié)束后，所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)入下一周期，重新建立簇并通信LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議穩(wěn)定工作階段：27優(yōu)點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會擔(dān)任簇頭，能耗平均消耗；優(yōu)化了傳輸數(shù)據(jù)所需能量；優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量（簇頭數(shù)據(jù)融合）；延長了網(wǎng)絡(luò)壽命；缺點(diǎn)節(jié)點(diǎn)硬件需要支持射頻功率自適應(yīng)調(diào)整；無法保證簇頭節(jié)點(diǎn)能遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；分簇與簇頭選舉要公平LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)LEACH協(xié)議分層路由協(xié)議28PEGASIS協(xié)議分層路由協(xié)議PEGASIS協(xié)議是對于LEACH的一種改進(jìn)，節(jié)點(diǎn)間不再組成簇，而是組成鏈PEGASIS協(xié)議基本原理：1.假定傳感器節(jié)點(diǎn)是同構(gòu)和相對靜止的2.節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送能量遞減的測試信號，確定相鄰節(jié)點(diǎn)的位置3.進(jìn)而了解網(wǎng)絡(luò)的全局信息4.節(jié)點(diǎn)選擇其最近的鄰居作為鏈上的下一跳5.節(jié)點(diǎn)只需維護(hù)自己上一跳和下一跳的鄰居信息PEGASIS協(xié)議分層路由協(xié)議PEGASIS協(xié)議是對于LEA29PEGASIS協(xié)議分層路由協(xié)議鏈上的通信按照節(jié)點(diǎn)順序進(jìn)行，下一跳節(jié)點(diǎn)匯聚來自上一跳的數(shù)據(jù)，直到鏈頭匯聚了鏈上所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)鏈頭節(jié)點(diǎn)通過傳遞令牌來控制節(jié)點(diǎn)間的通信次序PEGASIS協(xié)議分層路由協(xié)議鏈上的通信按照節(jié)點(diǎn)順序進(jìn)行，下30PEGASIS協(xié)議分層路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)不需要周期性選舉簇頭節(jié)點(diǎn)；采用最佳鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，減少了整體數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；降低能耗，相對LEACH協(xié)議降低50%～75%；延長網(wǎng)絡(luò)壽命。缺點(diǎn)節(jié)點(diǎn)維護(hù)位置信息需要額外資源；鏈頭通信量大，其失效會導(dǎo)致路由失?。怀涉溗惴ㄒ蠊?jié)點(diǎn)知道其他節(jié)點(diǎn)位置，開銷較大；如果鏈過長，傳輸時(shí)延會增大。PEGASIS協(xié)議分層路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)31TEEN協(xié)議分層路由協(xié)議TEEN協(xié)議按照分層結(jié)構(gòu)組織節(jié)點(diǎn)，利用過濾方式減少數(shù)據(jù)傳輸量，即用來提供基于事件的數(shù)據(jù)傳遞。TEEN協(xié)議基本原理：1.采用與LEACH協(xié)議相同的聚簇方式，但簇頭根據(jù)與匯聚節(jié)點(diǎn)的距離形成層次結(jié)構(gòu)2.聚簇完成后，匯聚節(jié)點(diǎn)通過簇頭向全網(wǎng)廣播兩個(gè)閾值(即硬閾值和軟閾值)以過濾數(shù)據(jù)的傳輸3.在節(jié)點(diǎn)第一次監(jiān)測到數(shù)據(jù)超過硬閾值時(shí)，節(jié)點(diǎn)向簇頭上報(bào)數(shù)據(jù)，并將當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)保存為監(jiān)測值(SV)4.此后只有當(dāng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)大于硬閾值而與SV之差不小于軟閾值時(shí)，節(jié)點(diǎn)才向簇頭上報(bào)數(shù)據(jù)，并更新SVTEEN協(xié)議分層路由協(xié)議TEEN協(xié)議按照分層結(jié)構(gòu)組織節(jié)點(diǎn)，利32TEEN協(xié)議分層路由協(xié)議硬閾值規(guī)定了什么情況下需要傳輸數(shù)據(jù)，即事件。軟閾值設(shè)置了事件發(fā)生時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸頻率。通過引入兩個(gè)閾值限制，TEEN協(xié)議大幅減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇螖?shù)。TEEN協(xié)議分層路由協(xié)議33TEEN協(xié)議分層路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)通過硬閾值和軟閾值減少了數(shù)據(jù)傳輸量；多層次型簇頭結(jié)構(gòu)不要求節(jié)點(diǎn)具有大功率通信能力；能耗低，適用于事件響應(yīng)型應(yīng)用。缺點(diǎn)如某節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)始終未達(dá)到硬閾值，則無法獲得該節(jié)點(diǎn)任何數(shù)據(jù)，也無法掌握該節(jié)點(diǎn)狀況，是否失效；不適用于需周期性采樣的應(yīng)用。TEEN協(xié)議分層路由協(xié)議優(yōu)點(diǎn)34GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議GEAR協(xié)議中，已知目標(biāo)區(qū)域的位置信息，節(jié)點(diǎn)知道自身位置信息和可用的能量信息。GEAR協(xié)議基本原理：1.查詢消息到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的路徑：節(jié)點(diǎn)選擇傳輸代價(jià)最小的鄰居作為下一跳并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)2.查詢命令到達(dá)事件區(qū)域后，采用遞歸轉(zhuǎn)發(fā)或受限洪泛方式進(jìn)行傳輸3.節(jié)點(diǎn)會更新傳輸代價(jià)GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議GEAR協(xié)議中，已知目標(biāo)區(qū)35GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議節(jié)點(diǎn)利用貪心算法選擇鄰居節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定區(qū)域的代價(jià)估計(jì)代價(jià)：

C(Ni

,R)=α?Distance(Ni,R)+(1?α)?Left_Enery(Ni

)實(shí)際代價(jià)：C(Ni

,R)=α?Enery_Cost(Ni

,R)+(1?α)?Left_Enery(Ni)Ni為有轉(zhuǎn)發(fā)需求的節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，R為目標(biāo)區(qū)域的中心位置。當(dāng)N不知道Ni的實(shí)際代價(jià)時(shí)使用估計(jì)代價(jià)。GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議節(jié)點(diǎn)利用貪心算法選擇鄰居36GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議在遞歸轉(zhuǎn)發(fā)方式中，目標(biāo)區(qū)域分成4個(gè)子區(qū)域，將查詢命令轉(zhuǎn)發(fā)至子區(qū)域中心子區(qū)域再次劃分并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，知道子區(qū)域只剩下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)收到查詢命令后不再轉(zhuǎn)發(fā)GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議在遞歸轉(zhuǎn)發(fā)方式中，目標(biāo)區(qū)域37GEAR協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議路由空洞鄰居節(jié)點(diǎn)傳輸代價(jià)都比本地節(jié)點(diǎn)大；選擇鄰居節(jié)點(diǎn)中代價(jià)最小的作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)；修改本地節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)代價(jià)；

C(N