向往蓝天的博客

  摘要:无线传感器网络因其广阔的应用前景而成为人们的研究热点。近几年，根据无线传感器网络的特性，已经有很多新的路由方案被提出。文章按照网络结构分类，介绍了现有的典型无线传感器网络路由技术，分析了各种技术的特点及优缺点，总结了无线传感器网络路由技术仍旧存在的一些问题，并探讨了其发展方向。<p>注：国家自然科学基金重点项目“高速铁路智能交通综合信息系统与关键技术的研究”项目编号：90104016

文章编号：1006-883X(2005)11-0030-0005

无线传感器网络路由技术浅析

孙姬 陈霞 谈振辉

注：国家自然科学基金重点项目“高速铁路智能交通综合信息系统与关键技术的研究”项目编号：90104016

摘要：无线传感器网络因其广阔的应用前景而成为人们的研究热点。近几年，根据无线传感器网络的特性，已经有很多新的路由方案被提出。文章按照网络结构分类，介绍了现有的典型无线传感器网络路由技术，分析了各种技术的特点及优缺点，总结了无线传感器网络路由技术仍旧存在的一些问题，并探讨了其发展方向。

关键词：传感器网络；无线网络；路由

中图分类号: TP393        文献标识码：A       

一、引言

随着通信、计算机、网络、信息处理、传感等技术的发展，我们已经能够生产出精细、廉价而同时具有传感、信息处理、通信等功能的智能微型传感器。灵巧的智能微型传感器可以安置在地面、空中、水中、大楼里、交通工具上，甚至身体内，它们可以测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号等，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多人们感兴趣的物质现象，并通过无线链路构成灵活的网络，这就是所说的无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）。由于WSN具有配置灵活（如可以从飞机上将传感器节点洒落）、组网方便（具有自组织能力）、应用范围广（微型传感器可以进入人接触不到的区域）等优势，在军事、工业、环境、医疗、家庭等方面都显示了广阔的应用前景。

二、WSN的结构和特点

典型的WSN由基站（Base Station, BS）和许多无线传感器组成（如图1）。这些传感器用来监视特定的区域，它们具有独立收发、处理数据和路由的能力，彼此之间可以相互通信，也可以直接将信息发送给BS。BS是一个固定的或者移动的节点，它能够将无线传感器网络连接到现有的网络（如Internet）中，以供用户读取相关信息。与传统的网络相比，WSN有以下特点：

（1）节点数目大，成百上千万，甚至更多。

    （2）节点的能量、存储空间及计算能力等资源非常有限。由于传感器节点往往应用在无人值守的环境中，更换电池或者充电都是不现实的，因此尽可能地降低系统功耗将是影响通信协议设计的一个关键因素。

    （3）节点分布稠密。这就使得各节点收集的数据会有很大冗余。

    （4）多跳通信。由于低功率射频器件的信号传播范围有限，WSN应该能支持多跳通信，图1示意了从节点A到BS的多跳传输过程。

    （5）高度自适应的自治能力。由于应用的特殊性，WSN必须是能够自我配置的，许多原因（如节点移动或能量耗尽等）都能导致WSN拓扑结构的变化，它需要很强的自适应能力和健壮性。

现有无线网络的路由协议，如WLAN和Bluetooth都不具有自组织能力，Ad hoc虽具有自组织能力，但所有这些系统的路由协议在支持的节点数目和能量利用率等方面远达不到WSN的要求，因此，需要研究新的、适合WSN的路由方式。

三、WSN路由协议

在过去的几年里，已经有大量的研究专门为WSN设计了很多路由协议。根据网络结构的不同可以将这些路由协议分为平面路由（Flat Routing）协议和分级路由（Hierarchical Routing）协议。下面本文对这两种类型中比较典型的路由协议的主要内容、特点及优缺点分别进行阐述。

广告机制还存在着一定的缺陷，它不能保证数据的发送,可能出现“数据盲点”。

通用的路由协议，也是非常困难的。所以，将各种路由协议按照应用分类，根据它们对WSN的不同要求，分别设计合适的路由协议，未尝不是一个好方法。

总体来说，目前WSN路由技术的研究还仅仅处于起步阶段，虽然发展迅速、成果显著，但要能很好地支持人们所设想的WSN应用前景，还任重道远。

参考文献：

[1]Jamal N.Al-karaki, Ahmed E.Kamal, Routing Techniques in Wireless Sensor Networks : A Survey[J], IEEE Wireless Communication, vol.11, December 2004.

[2]J. Kulik, W. R. Heinzelman, and H. Balakrishnan, Negotiation-Based Protocols for Disseminating Information in Wireless Sensor Networks[J], Wireless Networks, vol. 8, 2002.

[3]Chalermek Intanagonwiwat, Ramesh Govindan, Deborah Estrin, Directed Diffusion: A Scalable and Robust Communication Paradigm for Sensor Networks[C] Proc. ACM Mobi-Com 2000

[4]A. Manjeshwar and D. P. Agarwal, TEEN: a Routing Protocol for Enhanced Efficiency in Wireless Sensor Networks[C], Parallel and Distributed Processing Symposium., Proceedings 15th International， April 2001.

[5]马祖长、孙怡宁、梅涛，无线传感器网络综述[J]，通信学报，Vol.25，No.4，2004.

A Survey To Routing Techniques In Wireless Sensor Networks

Abstract: Wireless Sensor Networks (WSNs) have become a highlight for its promising application in the future. In recent years, many new routing schemes have been proposed for WSNs. We present the most popular ones based on the classification of network structure, discuss their advantages and disadvantages, and summarize some of the routing problems still existing in the WSNs. In the end, future trends of routing techniques are proposed for further study.

Keywords: sensor networks; wireless sensor networks; routing

作者简介：

孙姬，北京交通大学现代通信研究所硕士研究生，研究方向为无线通信。

邮寄地址：北京交通大学 586＃信箱   邮编：100044

联系电话：13810011873

电子邮箱：sunkynjtu@163.com

陈霞，北京交通大学博士，研究方向为无线通信。

谈振辉，北京交通大学教授、博土生导师、校长，中国通信学会会士。