无线传感器网络路由协议优化策略

文/罗莉琼

无线传感网络具有庞大的数据信息收集、分析处理、储存以及无线通讯等功效，并借助其中的传感器节点形成的一种新的网络体系。这种无线传感网络大多用在我国的军事行业、生态环境的监测以及地质预警等较为特殊的工作环境之中，因此每个传感网络节点的运动水平、储存水平以及能量要素都有限制，并且都是无线传感网络路由协议使用中要关注的问题。

1 无线传感器网络路由协议设计的基本特点

相对比传统网路来说，无线传感器网络中每个节点的数据都有较强的限制性，而其中的信息量也是无限的，且每个节点的位置也是随机摆放的，线上拓扑被每个节点能量影响而发生了巨大的变化，其中数据冗余度较高，因此无线传感器网络路由协议在具体创设的过程中需要了解其自身的特点：

（1）可拓展性。当线上的某些节点死亡，新的节点会持续的融入，亦或是在线上的节点规模发生变动时，依旧可以确保当下网络顺畅的连接以及安全迅速的应对节点发生的变动。

（2）网络节点具有快速收敛性。因为无线传感器网络中的节点的一些能源有限制，所以说在传感器中的网络拓扑结构也在发生变革，在这时需要WSN带着其收敛性来降低通讯数据的产生，从而增强信息数据的传播效果。

（3）数据信息的高融合性。每个传感器网络中的节点能够收集到的诸多冗余的信息，对路由协议的优化来说，需要其中各种信息数据的高融合性以便于减少信息数据的传送，从而递减网络能量的耗费。

（4）WSN的路由协议具有极强的可靠性和安全性。在其传播信息时由于无线传感器网络路径的不稳定性和不可靠性，会导致信息数据在传输的过程中出现误区，所以专业人员务必要强化其使用的安全性和可靠性。

（5）修复性。WSN使用的一些环境都较为特殊，而且环境相对繁冗复杂，会被外界的各种因素所影响，所以路由协议务必要拥有容错力以及自我修复能力。

2 平面路由与分层路由协议的优势对比

按照网络逻辑结构不同，无线传感网络路由协议一般分为平面路由协议和分层路由协议，对于优化无线传感器网络路由协议来说，对平面路由协议和分层路由协议中的各种优势相互对比，从而探索出更加优化的路由协议。

2.1 平面路由协议

对于平面类型的路由协议来说，其不论是功效还是网络节点都一样，不会被分类，而且相互可以用相对同等的协议来分析网络内部的信息数据，强化对其的收集、分析以及转变功效。平面路由协议的最大化优势就是其内部的网络结构较为单一、其容错性以及鲁棒性都相对较强，可是这一路由协议对线上各种信息数据的变化接受相对较慢，而对于一些网络结构的构建以及路由协议的后期使用和维护耗能相对较强，这种路由协议比较适合规模较小的WSN。

2.1.1 SPIN协议

SPIN协议需要网络的自适应，主要以信息数据为工作重心，线上节点是在无线传感器传输消息时把一些线上节点送到另外的节点聚集处，从而对其感知。SPIN协议减少了大量数据的存储问题，也处理了线上数据内爆的现象，降低了线上各种资源和要素的不必要的浪费发生，高效的整合了线上的所有资源和要素，增强了对其的使用效果。可是SPIN在传输信息数据时也不安全，更有甚者会导致信息数据的保存不当而丢失。SPIN协议的优化以抽象的元数据对数据进行命名，命名方式没有统一标准。节点产生或收到数据后，为避免盲目传播，用包含元数据的ADV消息向邻节点通告，需要数据的邻节点用REQ消息提出请求，数据通过DATA消息发送到请求节点。

2.1.2 DD协议

图1

DD路由协议主要是以信息为传输中心的一种线上工具，通过线上节点聚集到某一处，从而借用广播传输方式把信息数据传送到具体的路由协议中，从而对这些信息数据实施高效的整合和传送。可是在一些信息匹配的过程中会出现其他的能量消耗，尤其是在大型的网络中，上网时长会被延长。在对该协议进行优化的过程可以在沿途节点按需对各Interest进行缓存与合并，并根据Interest设计、创建包含数据上报率、下一跳等信息的梯度，从而建立多条指向sink点的路径。Interest中的地理区域内节点则按要求启动监测任务，并周期性地上报数据，途中各节点可对数据进行缓存与聚合。

2.2 分层路由协议

分层路由器也被称为分簇路由传感器，主要是因为此类路由传感器中的每一个线上节点会自动的分簇，而且其中的每一簇都有诸多节点，而且很有可能会被实行再次分簇，最终形成较为高级的路由网络。其中高级网络中的领导者直接与每个线上节点实行高效的信息互动，且主要承担分簇以及本簇中各个节点的信息数据转换问题以及分析问题。如图1所示，一般分层路由协议拓展性较好，可以协助专业的工作人员实施有效的信息数据分析和问题解决，达到最优的数据转换。但是其在具体的使用中也会因为分簇而造成线上节点中的功效消失。

2.2.1 LEACH协议

LEACH协议是最基本的分簇路由协议，其每个线上节点更换的时长都是有规律的，并且每种信息数据都是从线上节点开始向周边散播，其余线上节点根据网络信号的强弱程度来选取不同的节点，在一个环节之后对每个线上的节点实施重新选拔。这种路由协议可在较大程度上减少由于一些其他原因给无线传感路由器造成的问题，也可避免因线上节点的能量消耗较大而增强节点的使用时长，而且在网络跳信或者是距离节点较远的情况下，会导致此协议出现能量消耗不均衡的问题，这类协议就非常不适合在较大规模的传感网络中使用。

2.2.2 GAF协议

GAF协议是一种能够感知位置的分簇协议，通过让节点尽量处于关机状态来节省能量，同时，该协议还考虑了所有节点能量消耗的均衡性，把线上的各个模块清晰的区域划分出来，从而构建一个较为虚拟的网络模块，一些线上节点负责工作，另外一些节点负责休息，从而轮换使用，以便于优化无线传感网络的路由协议工作效果，但是此种路由协议只需要借用当下的网络实行具体的检测或者监督工作，在对信息数据分析的过程中也有可能会出现一些数据丢失情况。

3 结束语

在无线传感器网络中，平面路由协议以及分层路由协议的使用各有利弊，对于平面路由协议来说，其最大化优势就是其内部的网络结构较为单一、其容错性以及鲁棒性都相对较强，可是这一路由协议对线上各种信息数据的变化接受相对较慢，对于一些网络结构的构建以及路由协议的后期使用和维护耗能相对较强，这种路由协议比较适合规模较小的WSN。对于分层路由协议来说，其拓展性较好，可以协助专业的工作人员实施有效的信息数据分析和问题解决，达到最优的数据转换。但是其在具体的使用中也会因为分簇而造成线上节点中的功效消失。所以说，在无线传感器网络需要多种路由协议去协助工作，而且每种路由协议都是随着不同的网络环境而创设的，所以有关工作者在使用路由协议时要注意每个路由协议的优劣势，从而制定科学的优化方案，以此来强化我国无线传感器网络的运用效果。