无线传感器网络路由协议的研究摘要：对无线传感器网络及其特点进行了学习归纳，指出了无线传感网络<WSN）与传感网络及无线自组网的差别及其需要解决的关键问题。
对当今流行的几种WSN分层路由协议进行的分析和总结。
在是否以数据为中心、是否支持数据融合、是否基于节点定位，服务质量<QoS），可扩展性、鲁棒性和安全性等方面对其进行比较，并指出其优缺点。
最后指出当前WSN路由协议致力于在满足基本性能上的QoS的提高。
关键词：无线传感器网络；路由协议；分层；性能比较Abstract:Inductive learning on the characteristics of wireless sensor networks,. Pointed out that the wireless sensor network (WSN> and sensor networks and wireless ad hoc networks and their differences on key issues to be resolved. Several of today's popular WSN routing protocols layered analysis and summary.Compare them on whether data-centric, whether to support data fusion, whether based on node location, and the Quality of Service (QoS>, scalability, robustness, security, and point their advantages and disadvantages. Last, point that the current WSN is committed to meet the basic performance of routing protocols on the improvement of QoS.Key words:wireless sensor network 。
routing protocol 。
Stratified。
Performance Comparison0前言传感器是数据采集、信息处理的关键部件，它可以将物理世界中的一个物理量映射到一个定量的测量值，使人们对物理世界形成量化认识。
传感器技术是新技术革命和信息社会的重要技术基础[1]。
随着微电子、计算机和网络技术的发展，传感器技术正向着微型化、智能化、网络化、集成化的方向发展[2]。
无线传感网络<WSN）由具有传感、数据处理和短距离无线通信功能的传感器组成，在军事国防、环境监测、生物医疗、抢险救灾以及商业应用等领域具有广阔的应用前景[3]。
只有网络化的智能传感器技术才能适应各种控制系统对自动化水平、复杂性以及环境适应性<如高温、高速、野外、地下、高空等）越来越高的要求[1]。
近些年来，随着传感器越来越广泛的应用，对无线传感器网络路由技术要求越来越高。
如今又很多工作者致力于WSN路由协议的研究，并取得很好进展。
本文主要对这些路由协议进行总结和比较。
1无线传感器网络的特点WSN是一种分布式、自组织传感网络，具有覆盖面广、自适应强、布局方便灵活等特点。
它与传统固定网络有很大的不同，主要有以下两大特征[4]：以数据为中心。
环境感知数据的处理和传送时整个无线传感器网络的核心，无线传感器网络中所有的功能都是围绕数据的接收、处理、发送和应用进行的。
用户在使用无线传感器网络时是将想要知道的事情告诉传感器网络，传感器网络在获取指定目标事件的信息后汇聚并汇报给用户，用户无需知道数据到底是来自于哪个传感器节点。
高度面向应用系统。
传感器的任务是感知客观环境，不同的应用背景所处的环境不同，所关心的物理量和不同，因此对传感器网络的要求也各不相同。
与WSN最为相似的是移动自组织网络(mobile ad hoc networks，简称MANET>，尽管二者都是无线自组织多跳网络，但差异很大[5]：WSNs节点因能量耗尽而易失效。
WSNs节点通信高能耗，数据计算低能耗，而这种差异在MANET中并不重要。
WSNs节点的计算、存储、通信能力也有限。
WSNs节点不移动或很少移动，而MANET节点移动性强。
WSNs的数据包更小，因而数据传输开销更大。
WSNs一般独立成网，主要用于监测功能，是以数据为中心的网络，MANET则能为分布式应用提供互联、计算能力。
WSNs节点可达上千，远大于MANET的几十个节点。
WSNs网络流量具有many-to-one和one-to-many的特点。
WSNs面向特定的应用。
WSNs邻居节点数据很相似。
WSNs节点一般没有统一编址(在某些应用中可对节点编址>.WSNs的上述特点使得传统固定网络和移动自组织网络的路由协议在直接应用于WSN 时效率很低。
近些年来很多研究人员涉足于这个领域的研究。
2无线传感器网络路由协议需要解决的问题由于无线传感网络与传统网络的不同，在设计WSN路由协议时应根据其特点设计合适的路由协议。
一个好的WSN网络层路由协议设计应该满足以下条件[1]：简单性和节能性。
为了高效地利用有限的网络资源，尽可能压缩不必要的开销，以最大限度地延长网络生存时间，路由协议的设计必须具备简单性和节能性。
为了尽可能地减少无线传感器网络内冗余信息的发送，节约有限的工作能源。
路由协议的设计需要以数据为中心，具备数据融合能力。
（3）路由协议应该采用分布式运行方式，以适应拓扑动态变化的网络结构，提高系统的鲁棒性。
可扩展性。
这是为了适应WSN节点数量多、网络规模大和网络易受损的特点，保证传感器节点的随时加入和退出不会影响到全局任务的正常执行。
（5）路由协议尽可能具有安全性，降低遭受攻击的可能性。
3无线传感器网络路由协议的分类目前，已有很多路由协议，这些路由协议大都具有以下特征：（1）传感器节点按照数据属性寻址，而不是IP寻址。
（2）传感器节点检测到的数据往往被发送到Sink节点。
（3）原始检测数据中有大量的冗余信息，路由协议可以合并数据、减少冗余性。
（4）节约传感器节点的处理能力、存储空间、发射功率、电源能量等有限资源。
由于无线传感器技术面向应用，不同应用背景下对传感器路由协议的要求就不同，这就使人们不断设计出各种类型的路由协议。
这里采用唐勇等的划分方法[5]，按照通信模式、路由结构、路由建立时机、状态维护、节点标识和投递方式等策略对众多的路由协议进行分类：(1>根据传输过程中采用路径的多少，可分为单路径路由协议和多路径路由协议。
单路径路由节约存储空间，数据通信量少；多路径路由容错性强，健壮性好，且可从众多路由中选择一条最优路由。
(2>根据节点在路由过程中是否有层次结构、作用是否有差异，可分为平面路由协议和层次路由协议。
平面路由简单，健壮性好，但建立、维护路由的开销大，数据传输跳数多，适合小规模网络。
层次路由扩展性好，适合大规模网络，但簇的维护开销大，且簇头是路由的关键节点，其失效将导致路由失败。
(3>根据路由建立时机与数据发送的关系，可分为主动路由协议、按需路由协议和混合路由协议。
主动路由建立、维护路由的开销大，资源要求高。
按需路由在传输前需计算路由，时延大；混合路由则综合利用这两种方式。
(4>根据是否以地理位置来标识目的地、路由计算中是否利用地理位置信息，可分为基于位置的路由协议和非基于位置的路由协议。
有大量WSNs应用需要知道突发事件的地理位置，这是基于位置的路由协议的应用基础，但需要GPS定位系统或者其他定位方法协助节点计算位置信息。
(5>根据是否以数据来标识目的地，可分为基于数据的路由协议和非基于数据的路由协议。
有大量WSNs应用要求查询或上报具有某种类型的数据，这是基于数据的路由协议的应用基础，但需要分类机制对数据类型进行命名。
(6>根据节点是否编址、是否以地址标识目的地，可分为基于地址的路由协议和非基于地址的路由协议。
基于地址的路由在传统路由协议中较常见，而在WSNs中一般不单独使用而与其他策略结合使用。
(7>根据路由选择是否考虑QoS约束，可分为保证QoS的路由协议和不保证QoS的路由协议。
保证QoS的路由协议是指在路由建立时，考虑时延、丢包率等QoS参数，从众多可行路由中选择一条最适合QoS应用要求的路由。
(8>根据数据在传输过程中是否进行聚合处理，可分为数据聚合的路由协议和非数据聚合的路由协议。
数据聚合能减少通信量，但需要时间同步技术的支持，并使传输时延增加。
(9>根据路由是否由源节点指定，可分为源站路由协议和非源站路由协议。
源站路由协议节点无须建立、维护路由信息，从而节约存储空间，减少通信开销。
但如果网络规模较大，数据包头的路由信息开销也大，而且如果网络拓扑变化频繁，将导致路由失败。
(10>根据路由建立时机是否与查询有关，可分为查询驱动的路由协议和非查询驱动的路由协议。
查询驱动的路由协议能够节约节点存储空间，但数据时延较大，且不适合环境监测等需紧急上报的应用。
4分层路由协议分析在平面路由协议中,所有网络节点的地位是平等的,不存在等级和层次差异.它们通过相互之间的局部操作和信息反馈来生成路由.在这类协议中,目的节点(sink>向监测区域的节点( source>发出查询命令,监测区域内的节点收到查询命令后,向目的节点发送监测数据.平面路由的优点是简单、易扩展,无须进行任何结构维护工作,所有网络节点的地位平等,不易产生瓶颈效应,因此具有较好的健壮性.典型的平面路由算法有DD(directed diffusion>[6], SAR (sequential assignment routing>[7],SPIN(sensor protocols for information vianegotiation>[8],RomorRouting[9]等.平面路由的最大缺点在于:网络中无管理节点,缺乏对通信资源的优化管理,自组织协同工作算法复杂,对网络动态变化的反应速度较慢等[10].在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术至关重要.分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点,成为当前重点研究的路由技术.层次路由协议的基本思想是选取一些节点负责某个区域的路由，相对于其他节点具有更大的责任，而节点之间不是完全平等的关系。
簇类协议具有良好的节能效果和可扩展性。
具有代表性的、成熟的路由协议主要有：LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy>、TEEN(Thresholdsensitive Energy Efficient sensor Network protocol>、PE-GASIS (Power-Efficient Gathering in Sensor InformationSystems>，以及在此基础上改进的协议。