文/羅莉瓊

無線傳感網(wǎng)絡具有龐大的數(shù)據(jù)信息收集、分析處理、儲存以及無線通訊等功效，并借助其中的傳感器節(jié)點形成的一種新的網(wǎng)絡體系。這種無線傳感網(wǎng)絡大多用在我國的軍事行業(yè)、生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測以及地質預警等較為特殊的工作環(huán)境之中，因此每個傳感網(wǎng)絡節(jié)點的運動水平、儲存水平以及能量要素都有限制，并且都是無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議使用中要關注的問題。

1 無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議設計的基本特點

相對比傳統(tǒng)網(wǎng)路來說，無線傳感器網(wǎng)絡中每個節(jié)點的數(shù)據(jù)都有較強的限制性，而其中的信息量也是無限的，且每個節(jié)點的位置也是隨機擺放的，線上拓撲被每個節(jié)點能量影響而發(fā)生了巨大的變化，其中數(shù)據(jù)冗余度較高，因此無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議在具體創(chuàng)設的過程中需要了解其自身的特點：

（1）可拓展性。當線上的某些節(jié)點死亡，新的節(jié)點會持續(xù)的融入，亦或是在線上的節(jié)點規(guī)模發(fā)生變動時，依舊可以確保當下網(wǎng)絡順暢的連接以及安全迅速的應對節(jié)點發(fā)生的變動。

（2）網(wǎng)絡節(jié)點具有快速收斂性。因為無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點的一些能源有限制，所以說在傳感器中的網(wǎng)絡拓撲結構也在發(fā)生變革，在這時需要WSN帶著其收斂性來降低通訊數(shù)據(jù)的產生，從而增強信息數(shù)據(jù)的傳播效果。

（3）數(shù)據(jù)信息的高融合性。每個傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點能夠收集到的諸多冗余的信息，對路由協(xié)議的優(yōu)化來說，需要其中各種信息數(shù)據(jù)的高融合性以便于減少信息數(shù)據(jù)的傳送，從而遞減網(wǎng)絡能量的耗費。

（4）WSN的路由協(xié)議具有極強的可靠性和安全性。在其傳播信息時由于無線傳感器網(wǎng)絡路徑的不穩(wěn)定性和不可靠性，會導致信息數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)誤區(qū)，所以專業(yè)人員務必要強化其使用的安全性和可靠性。

（5）修復性。WSN使用的一些環(huán)境都較為特殊，而且環(huán)境相對繁冗復雜，會被外界的各種因素所影響，所以路由協(xié)議務必要擁有容錯力以及自我修復能力。

2 平面路由與分層路由協(xié)議的優(yōu)勢對比

按照網(wǎng)絡邏輯結構不同，無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議一般分為平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議，對于優(yōu)化無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議來說，對平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議中的各種優(yōu)勢相互對比，從而探索出更加優(yōu)化的路由協(xié)議。

2.1 平面路由協(xié)議

對于平面類型的路由協(xié)議來說，其不論是功效還是網(wǎng)絡節(jié)點都一樣，不會被分類，而且相互可以用相對同等的協(xié)議來分析網(wǎng)絡內部的信息數(shù)據(jù)，強化對其的收集、分析以及轉變功效。平面路由協(xié)議的最大化優(yōu)勢就是其內部的網(wǎng)絡結構較為單一、其容錯性以及魯棒性都相對較強，可是這一路由協(xié)議對線上各種信息數(shù)據(jù)的變化接受相對較慢，而對于一些網(wǎng)絡結構的構建以及路由協(xié)議的后期使用和維護耗能相對較強，這種路由協(xié)議比較適合規(guī)模較小的WSN。

2.1.1 SPIN協(xié)議

SPIN協(xié)議需要網(wǎng)絡的自適應，主要以信息數(shù)據(jù)為工作重心，線上節(jié)點是在無線傳感器傳輸消息時把一些線上節(jié)點送到另外的節(jié)點聚集處，從而對其感知。SPIN協(xié)議減少了大量數(shù)據(jù)的存儲問題，也處理了線上數(shù)據(jù)內爆的現(xiàn)象，降低了線上各種資源和要素的不必要的浪費發(fā)生，高效的整合了線上的所有資源和要素，增強了對其的使用效果?？墒荢PIN在傳輸信息數(shù)據(jù)時也不安全，更有甚者會導致信息數(shù)據(jù)的保存不當而丟失。SPIN協(xié)議的優(yōu)化以抽象的元數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行命名，命名方式沒有統(tǒng)一標準。節(jié)點產生或收到數(shù)據(jù)后，為避免盲目傳播，用包含元數(shù)據(jù)的ADV消息向鄰節(jié)點通告，需要數(shù)據(jù)的鄰節(jié)點用REQ消息提出請求，數(shù)據(jù)通過DATA消息發(fā)送到請求節(jié)點。

2.1.2 DD協(xié)議

圖1

DD路由協(xié)議主要是以信息為傳輸中心的一種線上工具，通過線上節(jié)點聚集到某一處，從而借用廣播傳輸方式把信息數(shù)據(jù)傳送到具體的路由協(xié)議中，從而對這些信息數(shù)據(jù)實施高效的整合和傳送。可是在一些信息匹配的過程中會出現(xiàn)其他的能量消耗，尤其是在大型的網(wǎng)絡中，上網(wǎng)時長會被延長。在對該協(xié)議進行優(yōu)化的過程可以在沿途節(jié)點按需對各Interest進行緩存與合并，并根據(jù)Interest設計、創(chuàng)建包含數(shù)據(jù)上報率、下一跳等信息的梯度，從而建立多條指向sink點的路徑。Interest中的地理區(qū)域內節(jié)點則按要求啟動監(jiān)測任務，并周期性地上報數(shù)據(jù)，途中各節(jié)點可對數(shù)據(jù)進行緩存與聚合。

2.2 分層路由協(xié)議

分層路由器也被稱為分簇路由傳感器，主要是因為此類路由傳感器中的每一個線上節(jié)點會自動的分簇，而且其中的每一簇都有諸多節(jié)點，而且很有可能會被實行再次分簇，最終形成較為高級的路由網(wǎng)絡。其中高級網(wǎng)絡中的領導者直接與每個線上節(jié)點實行高效的信息互動，且主要承擔分簇以及本簇中各個節(jié)點的信息數(shù)據(jù)轉換問題以及分析問題。如圖1所示，一般分層路由協(xié)議拓展性較好，可以協(xié)助專業(yè)的工作人員實施有效的信息數(shù)據(jù)分析和問題解決，達到最優(yōu)的數(shù)據(jù)轉換。但是其在具體的使用中也會因為分簇而造成線上節(jié)點中的功效消失。

2.2.1 LEACH協(xié)議

LEACH協(xié)議是最基本的分簇路由協(xié)議，其每個線上節(jié)點更換的時長都是有規(guī)律的，并且每種信息數(shù)據(jù)都是從線上節(jié)點開始向周邊散播，其余線上節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡信號的強弱程度來選取不同的節(jié)點，在一個環(huán)節(jié)之后對每個線上的節(jié)點實施重新選拔。這種路由協(xié)議可在較大程度上減少由于一些其他原因給無線傳感路由器造成的問題，也可避免因線上節(jié)點的能量消耗較大而增強節(jié)點的使用時長，而且在網(wǎng)絡跳信或者是距離節(jié)點較遠的情況下，會導致此協(xié)議出現(xiàn)能量消耗不均衡的問題，這類協(xié)議就非常不適合在較大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡中使用。

2.2.2 GAF協(xié)議

GAF協(xié)議是一種能夠感知位置的分簇協(xié)議，通過讓節(jié)點盡量處于關機狀態(tài)來節(jié)省能量，同時，該協(xié)議還考慮了所有節(jié)點能量消耗的均衡性，把線上的各個模塊清晰的區(qū)域劃分出來，從而構建一個較為虛擬的網(wǎng)絡模塊，一些線上節(jié)點負責工作，另外一些節(jié)點負責休息，從而輪換使用，以便于優(yōu)化無線傳感網(wǎng)絡的路由協(xié)議工作效果，但是此種路由協(xié)議只需要借用當下的網(wǎng)絡實行具體的檢測或者監(jiān)督工作，在對信息數(shù)據(jù)分析的過程中也有可能會出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)丟失情況。

3 結束語

在無線傳感器網(wǎng)絡中，平面路由協(xié)議以及分層路由協(xié)議的使用各有利弊，對于平面路由協(xié)議來說，其最大化優(yōu)勢就是其內部的網(wǎng)絡結構較為單一、其容錯性以及魯棒性都相對較強，可是這一路由協(xié)議對線上各種信息數(shù)據(jù)的變化接受相對較慢，對于一些網(wǎng)絡結構的構建以及路由協(xié)議的后期使用和維護耗能相對較強，這種路由協(xié)議比較適合規(guī)模較小的WSN。對于分層路由協(xié)議來說，其拓展性較好，可以協(xié)助專業(yè)的工作人員實施有效的信息數(shù)據(jù)分析和問題解決，達到最優(yōu)的數(shù)據(jù)轉換。但是其在具體的使用中也會因為分簇而造成線上節(jié)點中的功效消失。所以說，在無線傳感器網(wǎng)絡需要多種路由協(xié)議去協(xié)助工作，而且每種路由協(xié)議都是隨著不同的網(wǎng)絡環(huán)境而創(chuàng)設的，所以有關工作者在使用路由協(xié)議時要注意每個路由協(xié)議的優(yōu)劣勢，從而制定科學的優(yōu)化方案，以此來強化我國無線傳感器網(wǎng)絡的運用效果。