基于无线传感器网络的体系结构，本文重点研究几种主要的传感器网络协议。本文中，我们专注于路由协议的能源效率，可伸缩性，鲁棒性和快速收敛性，并根据各自协议的特性研究几种协议的性能差异。后，我们给出结果的比较和分析结果。线传感器网络（无线传感器网络，WSN）是由部署在检测区域中的大量廉价的微传感器节点组成的多跳自组织网络系统。量集成信息收集，数据处理和无线通信功能要执行协作检测，请从网络覆盖区域的检测对象收集和处理信息，并将其提供给最终用户。WSN可以广泛用于军事，环境感知与预测，医疗保健，智能家居，建筑状况监控，复杂机器监控，城市交通，恒温阀芯太空探索，大型车间和仓库以及机场的管理，大型工业园区和其他企业的安全检测等，并将逐步渗透到人类生活的各个领域。1990年代提出的“通用计算” [1-2]开启了无线网络的序幕。入21世纪，随着微电子技术，计算机技术和无线通信技术的发展，多功能传感器得到了迅速发展。渐使无线技术从现实变为现实。线网络已经引起了学术界，军事和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究项目，特别是美国投入了大量资金。过国家自然科学基金会和国防部等各种渠道。持对传感器网络技术的研究，然后使无线传感器网络成为当前的研究热点[4-5]。WSN通常由三部分组成：数据获取节点，数据分发网络和信息处理中心。
的主要组件是集成到传感器，数据处理单元和通信模块中的传感器节点。个节点自行组装通过协议分布的网络，然后在优化后通过无线电波将收集的数据传输到信息处理中心，如图1所示。感器节点是具有信息收集和处理能力的微系统，它集成了传感器模块，信息处理模块，无线通信模块和电源模块[3 ]。前，国内外已经提出了许多用于无线传感器网络路由算法设计的解决方案。于不同的传感器网络应用，已经提出了不同的路由协议。些路由算法各有优缺点，并且针对不同的特定应用。能也有很大不同，特别是在以下协议[2-3]方面。洪算法是传统的网络通信路由协议。实现简单，不需要维护网络拓扑，也不需要实现复杂的路由算法，接收消息的节点将数据包以广播的形式传输到所有相邻节点，然后重复该过程，直到数据包到达目的地或达到预定义的最大跳数为止。于自组织的传感器网络，泛洪路由是一种相对简单明了的实现方法，但是具有“内爆”，“重叠”和“资源盲目”功能。且，如果不考虑每个节点的能量损耗，而又没有自适应路由，这将导致网络寿命的缩短[5]。向扩散（Directed Diffusion）是一种基于请求的路由机制[10]。个过程可分为三个阶段：利益传播，梯度建立和路径改进。兴趣扩散步骤中，接收节点将其希望获取的信息的类型或内容发送到传感器节点。POI包含诸如任务类型，目标区域，数据传输速率和时间戳之类的参数。所有必需信息都在整个传感器网络上传输时，在传感器节点和接收节点之间会建立一个梯度字段。度场的建立基于成本最小化和能量适应的原理。立梯度场的过程如图2所示。态源路由算法（动态源路由协议）是用于根据需要建立路由的自适应算法。传感器节点收集数据时，它将调用路由机制以选择一个具有良好通道，足够能量或距接收节点最近距离的节点作为其邻居的发送节点。
接收到这样的数据包之后，其他节点执行相同的算法，并从其邻居找到最佳传输节点进行传输，直到将数据包发送到目的地为止。算法简单，维护的数据结构简单，路由维护的开销低，但仅考虑了路由过程中的最佳状态，而未考虑网络负载。易导致某些节点提前故障，单路径传输的可靠性差，路由选择盲目且容易进入网络漏洞。SPIN协议基于协商，并具有能量自适应功能[6-7]。定网络上的所有节点都是接收器节点，每个节点都具有用户所需的信息，并且相邻节点只要发送数据是其他节点都没有的，则它们具有相似的数据。送实际数据之前，请压缩经过协商重复的信息，避免发送冗余数据，以解决Flooding协议和Gossiping协议的内在性和重叠性。SPIN协议有权根据节点的剩余能量级别访问每个节点的当前能量级别，通过调整协议，可以在一定程度上延长网络的寿命。Y. Yu等。出了路由协议GEAR，即根据时区地址的位置建立从基站或汇聚节点到时区的优化路径。GEAR是一种基于位置的路由协议，充分考虑了能源效率。其他基于位置的路由协议相比，它可以更好地应用于无线传感器网络。协议使用数据包中的区域地质位置信息将跨网络分布的信息传输到适当的位置区域。时，它使用请求驱动的数据传输模式。数据包传输到目标域中所有节点的过程涉及两个步骤：在目标区域中传输数据和在域中传输数据。LEACH（低能耗自适应集群层次结构）是由麻省理工学院的Chandrakasan等人为无线传感器网络设计的一种低功耗自适应集群路由算法[8，9]，它是第一个提出的分层路由协议在无线传感器网络中。本思想是以循环方式随机选择群集头节点，并将整个网络的能量平均分配到每个传感器节点上，这可以减少网络能耗并降低能耗。长网络的生存时间。LEACH定义了“回合”的概念，回合由初始化和稳定工作两个阶段组成。了避免额外的治疗负担，稳定状态通常持续相对较长的时间。用LEACH方法使节点由于随机分配的能量耗尽而出现故障，因此与常规的多跳路由协议和静态聚类算法相比，LEACH可以延长周期网络寿命降低了15％。是，LEACH假设所有节点都可以使用连续数据传输模式和单跳路径选择模式直接与主群集节点和终端节点通信，因此不适合需要大监视区域的应用程序以及动态聚类会带来拓扑转换和大规模分布的开销。永等。出了一种使用聚类进行通信的路由算法。最初是为临时移动网络应用程序设计的，也可以应用于无线传感器网络。本思想是将网络区域划分为固定区域以形成虚拟网格，每个网格都选择一个主群集节点以保持一定时间处于清醒状态，而其他节点则进入睡眠状态，但是主群集节点不执行任何操作。据聚合或融合工作。GAF算法包括停用不必要的网络节点以节省能源，并且还可以延长网络寿命。上述几种路由协议中，泛洪算法要求该区域中的所有节点都参与信息的传输，并且每次消息传输都会产生各种不同的路径，这将消耗更多的能量。但由于有几个传输路径。
于选择而言，网络非常健壮，但是内爆或重叠的可能现象不利于快速收敛。泛洪算法相比，定向路由广播协议略微改善了路径选择，并消除了内爆和重叠。加速了快速收敛，从而在一定范围内减少了能量损耗，但同时也降低了网络的健壮性。态路由协议可以选择一条具有足够能量的路径以确保当前数据传输，同时保持简单的数据结构，从而减少选择路由时的能量损耗。种路由算法会导致网络节点的过度使用和故障，因此该算法不如泛洪算法和定向路由那样健壮，但具有较高的功耗，并且良好的融合； SPIN协议可压缩传输过程中的数据量，减少传输过程中的能量损耗，并具有能量适应性。加能源的使用； LEACH算法是一种分层路由协议，可以很好地适应网络的可扩展性，并且通过选择群集节点来减少网络丢失，并尽可能延长网络的生命周期。GAF算法使用网格将不需要参与通信节点的某些节点置于备用状态的概念，大大降低了网络的整体能耗，并延长了整个网络的生命周期网络。时，虚拟网格更易于扩展网络并提高了网络的健壮性。于上述网络协议的其他性能比较，它们在不同的使用领域具有不同的性能。整的比较如表1所示。文首先确定路由协议的测量标准，分析当前使用的九种路由协议，并对上述协议进行比较，以在一定范围内获得比较结果。比较的结果知道，在各种当前的工程应用中，总是期望总是考虑尽可能多的方面的路由协议。时得出结论，降低网络能耗和增加网络生命周期是协议中需要考虑的问题，并且是聚合节点的选择。快速数据融合和随机路径选择技术会影响数据传输和节点计算。此，过程中的功耗，一个好的WSN必须具有动态选择低功耗和高使用频率的聚合节点的能力，以及快速合并信息的能力。传感器和随机路径选择，从而减少能量损失并扩展节点和网络。命周期。
WSN中，每种协议都是为特定的应用程序设计的，在不同的环境中显示出自己的特性和优势。过分析每种协议的特性，它们在信息处理，路由优化和网络体系结构方面的性能是不同的。由协议不仅要考虑单个节点的能耗，还要考虑整个网络的均衡能耗，以延长整个网络的寿命。时，无线传感器网络是以数据为中心的，每个节点不需要为整个网络使用统一寻址，路径选择可以基于来自对接收节点感兴趣而不是寻址该节点。输路径。
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