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③仅适用于每个节点在单位时间内需要发送的数据量基本相同的情况,而不适合突发数据通信。
多层路由协议
门限敏感的节能型网络协议(TEEN)
TEEN(Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol)算法在LEACH算法的基础上,针对检测突发事件的场景,对sensor节点进行两次集群分组。定义硬、软两个门限值,以确定是否需要发送测数据。当监测数据第一次超过硬门限时,节点用它作为新的硬门限,并发送它。如果监测数据的变化幅度大于软门限,则节点传送最新的数据,并将它设定为新的硬门限。
优点:数据传送量比主动网络少,节省大量能源。适用于响应型(Reactive)应用。
缺点:如果某个节点的检测数据始终达不到硬门限,用户将无法得到任何数据,也无法知道这个节点是否失效,因此这个方法不适用于需周期性采样的网络。
两层分簇协议(Hierarchical Clustering Protocol)
Estrin等提出了一种两层的分簇算法。处于某一层的节点同其广播半径及跳数有关,所处层次越高,所覆盖面积越大。此算法可以扩展成一个多层的簇体系。
优点:适合大型网络。
缺点:在形成多层簇类的过程中会额外消耗一些能源,而且,网络需要形成多少层,按照什么策略形成层次等都是值得继续探讨的课题。
Younis(三层体系结构的路由协议)
Younis等人提出了基于三层体系结构的路由协议。用户划分簇,并将簇头ID和簇内节点位置通知每个簇头。簇头监控节点的能量变化,决定并维护节点的状态(感知、转发、感知并转发、休眠),评价节点间传输链路的成本,选择最小成本路径作为最优路径。
优点:具有很好的节能性能、较高的吞吐量和较低的通信延迟。
缺点:健壮性不好。
无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络,它集成了传感器、微机电系统和网络三大技术,目的是感知、采集和处理网络覆盖围内感知对象的信息,并转发给观察者,是以数据处理为中心的系统。它是信息技术的新领域,军事和民用领域均有非常广阔的应用前景。
自适应的数据管理网络
无线传感器网络除了具有传统无线网络的共同特征以外,还具有很多其它特点。
网络具有大规模、自组织、动态性、可靠性
传感器节点的数量可能达到几百万个。网络经常有新节点加入或已有节点失效,网络拓朴结构变化快,人很少干预其运行。传感器必须具有相应的通信协议必须具有可重构和自适应性、高健壮性和容错性。
传感节点电源能量、通信能力、计算存储能力有限
传感器采用电池供电,能量有限,因此节能设计非常关键。无线传感器网络以 “多跳”方式传输数据,通信范围只有几十米。传感节点由于体积、成本以及能量的限制,处理器和存储器的能力和容量有限,因此计算能力十分有限。
以数据为中心
传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心,把数据库技术和网络技术紧密结合,实现一个高性能的网络系统,使用户自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。
应用相关性强
不同的传感器网络应用关心不同的物理量,对系统的要求也不同,其硬件平台、软件系统和网络协议有很大差别。
建立安全路由已成研究热点
无线传感器网络是一种新的信息获取和处理技术。在特殊领域有着传统技术不可比拟的优势,必将开辟出不少新颖而有价值的商业应用。
但是,在这方面的研究中,目前尚存在几个值得思考的问题:比如,如何实现精简协议族、如何实现节点的自组织和重配置、如何设计异构的网络路由协议、如何设计适用于移动的网络路由协议以及网络安全问题。
对于无线传感器网络,大多数路由协议都没有考虑安全的需求,都易于遭到攻击,从而使整个网络崩溃。无线传感器网络的主要攻击有:虚假路由信息(通过欺骗,分割网络,增加端到端的时延)、选择性的转发(导致数据包不能到达目的地)、Sinkhole攻击(攻击节点声称自己电源充足、性能可靠而且高效,所有的数据包都发向它)、Sybil攻击(攻击节点以多个身份出现,和其他攻击方法结合使用)、Wormholes攻击(两个恶意节点合谋进行攻击,吸引数据包发向离基站较远恶意节点)、HELLO flood攻击(恶意节点用足够大的功率广播HELLO包,以声明自己是其他节点的邻居节点)。
由于传感器节点本身的处理能力、电源以及通信能力方面的限制,因此,如何建立节能、高效、健壮、安全的路由协议将是无线传感器网络研究中富于挑战的课题之一。 |