无线传感器网络路由协议性能研究

第１９卷　第２３期　电子设计工程　２０１１年１２月　Ｖ０１．１９　Ｎｏ．２３　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｃ．２０ｌｌ　无线传感器网络路由协议性能研究　李海雁　，钱开国　，解永刚３戴祖诚　（１．昆明学院信息技术学院，云南昆明６５０２１４；２．昆明学院物理科学与技术系，云南昆明６５０２１４；　３．昆明学院现代教育技术中心，云南昆明６５０２１４；）　摘要：无线传感器网络是目前网络研究的热点，其路由协议的设计是最具挑战性的问题之一，对目前典型的无线传　感器网络的路由协议进行分类研究和性能分析。设计并实现了在ＮＳ２环境下典型协议的仿真场景和性能分析比较。　对无线传感器网络路由协议的研究和组网具有参考指导意义。　关键词：无线传感器网络；仿真；路由协议；性能研究　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６２３６（２０１１）２３—００８３—０５　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ＬＩ　Ｈａｉ—ｙａｎ。，ＱＩＡＮ　Ｋａｉ—ｇｕｏｚ，ＸＩＥ　Ｙｏｎｇ—ｇａｎｇ　，ＤＡＩ　Ｚｕ一＆ｅｎｄ　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００３１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００３１，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｍｏｄｅｒｎ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００３１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｐｏｐｕｌａｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｉｅｌｄｓ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｗｉｄｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，　ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｆｒｏｍ　Ａｄ　ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｍｔｅｒ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｍａｎｙ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｔｈｅｉｒ　ｃｌａｓｓｉｉｆｃａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＮＳ－２　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｅｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｓ　ｅｖａｌｕｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｒｅｓｅａｃｈ　无线传感器网络Ｉ１－２１（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＷＳＮ）由具　特点设计专门的路由算法和协议。这是无线传感器网络研究　备一定的运算、存储和无线通信能力的体积较小、资源极端　和设计的主要技术难点之一。　受限的，制作成本要求较低的传感器节点构成。无需通信基　网络仿真模拟环境ＮＳ一２对Ａｄ　ｈｏｃ网络路由协议的研　础设施．自组织的随机部署和通过集成传感器实时采集周围　究提供了更为便捷的手段。目前国内外各研究机构根据自己　环境因子并通过无线通讯方式传回终端用户，从而在环境监　的特定应用，推出了适用于特定应用场景的无线传感器网络　测、国防军事、智能交通管理、空间探索等领域具有潜在的用　路由协议，文中对无线传感器网络的路由协议进行了分类研　途。近年来成为国内外研究的热点领域。但还存在大量挑战　究，讨论了其性能评价指标。设计了典型平面和簇结构的路　性的研究课题，路由协议的研究和设计就是其中之一。　由协议在ＮＳ一２环境下进行仿真，对性能进行比较分析，对　无线传感器网络的路由技术［３１担负着为采集到的数据寻　Ａｄ　ｈｏｃ路由协议的研究具有参考意义。　找路由和将其传送到基站节点的任务，是无线传感器网络组　网的关键技术，而路由算法和协议则是路由技术的核心内　１无线传感器网络路由协议　容，直接关系到节点能耗、时延、吞吐率和成功率等无线传感　路由协议解决的是把信息从源经过中间网络节点穿过　器网络性能的优劣。　网络传递到目的节点的行为，无线传感器网络中间节点不同　由于无线传感器网络节点携带有限电源供电，节点的高　于Ａｄ　ｈｏｃ网络，其既完成采集任务，还要完成路由的两个基　效率使得网络拓扑实时变化，同时节点的计算能力、通讯能　本动作：最佳路径选择和转发数据。转发数据相对来说比较　力和存储能力有限，给路由算法和协议的设计带来了很大的　简单，而路径选择较为复杂。　挑战，传统的计算机网络路由协议和自组织网络路由协议均　１．１无线传感器网络路由协议的研究分类　不适用于无线传感器网络，为此，需要根据无线传感器网络　从功能上讲，无线传感器网络路由协议是一种将数据从　收稿日期：２０１ｌ－０９—２６　稿件编号：２０１１０９１４９　源节点传输到基站节点的机制。而通常情况下，无线传感器　基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（２０１１Ｙ２３８）　作者简介：李海雁（１９６４一），男，云南临沧人，硕士，副教授。研究方向：物联网、计算机网络。　－８３－　《电子设计工程｝２０１１年第２３期　网络的节点地位是平等的，各节点通过分布式算法来相互协　调。由于无线传感器节点的电源、计算、存储和通信等能力的　限制以及无线传感器网络应用背景相差极大，如传统的计算　机网络或者Ａｄ　ｈｏｅ网络一样设计通用的网络协议不利于资　源的充分利用，因此无线传感器网络路由协议的设计应根据　特定应用进行设计．满足应用需求的同时尽量降低网络传输　代价，扩大网络容量和提高网络吞吐量。　近年来研究人员根据特定应用提出了上百种路由协议，　可以根据不同的划分原则进行分类研究：　１）根据传输过程中间节点的数量，可以分为单跳路由　（Ｓｉｎｇｌｅ—ｈｏｐ）和多跳路由（Ｍｕｉｔ—ｈｏｐ）。单跳路由实现简单，但　是在保证网络覆盖范围条件不变，就要增大节点的有效传输　半径，必然增大节点的发射功率，进而增大节点能耗．缩短了　网络的生命周期。而多跳路由有效减小节点的传输半径，节　约能量。　２）根据路由组网的拓扑控制结构分为平面（ｌｆａｔ）路由协　议和分簇层次（Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）路由结构。平面路由协议　需要节点维护全网信息，节点失效和新节点的加入等网络扩　展性差，节点建立和维护路由耗费资源，尤其是能耗开销大．　不适合大规模的网络。而分簇的层次路由只需要节点维护局　部信息，有效利用了有限的传感器节点资源。扩展性好，适合　规模大的网络。其关键技术在于簇头节点的选择算法和簇建　立和维护算法，实现较为复杂。　３）根据路由建立过程中是否应用节点位置信息参数分　为地理位置信息路由和非地理位置信息路由。地理位置信息　路由协议研究时均假定传感器节点根据ＧＰＳ或者定位算法　等计算出自身的位置信息，将位置信息作为辅助条件，用来　改善已有路由协议的性能，例如泛洪（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）协议中指定　数据传送的方向从而减少传送的数据量。用于分簇层次结构　中用于优化分簇结构，是簇头节点均匀分布到整个网络中。　４）根据在数据传输过程中是否需要数据融合处理分为　以数据为中心的路由和以数据采转发为中心的路由。以数据　为中心的路由协议对感知到的数据进行属性标识，对相关数　据进行融合处理，从而减少冗余数据的传输。而以数据转发　为中心的路由多记成与Ａｄ　ｈｏｃ路由协议。　５）根据在数据传输过程中是否考虑服务质量的要求可以　分为基于Ｑｏｓ的路由协议和非Ｑｏｓ的路由协议。基于Ｑｏｓ　的路由协议在路由实现和维护时，力求满足网络Ｑｏｓ需求，　考虑数据包优先级、端到端时延、数据融合精度等。　１．２典型的路由协议分析　对目前已有的路由协议从基本思想、关键问题和扩展分　析几个方面进行分析。　１）泛洪（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）、谣传（Ｇｏｓｓｉｐｉｎｇ）路由协议　泛洪（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）协议［４１、谣传（Ｇｏｓｓｉｐｉｎｇ）。引和定向扩散　（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）路由协议是最为经典和简单的平面路由　协议　泛洪（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）路由协议的基本思想是每个节点收到　其他节点的数据就以广播的方式转发给邻居节点，一直重复　－８４－　下去，直到数据传送到目的节点为止，该路由协议的关键问　题是信息经过全网的复制，产生大量的冗余信息，同时出现　同一个数据包多次发送给同一个节点的信息内爆和信息重　叠，谣传（Ｇｏｓｓｉｐｉｎｇ）针对这一问题进行改进，其在就行下一跳　数据转发时，是随机的选择一个邻居节点尽心转发，获得数　据包的邻居节点以同样的方式进行数据的传递。这种方式会　出现增大数据包传递到目的节点的时间。　２）定向扩散（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ　Ｄｉｆｕｓｉｏｎ）路由协议　定向扩散路由协议嘲是一种基于梯度场和数据相关的路　由协议，基本思想是基站节点周期性的以泛洪方式广播一种　“兴趣”包，告诉网络中的节点需要的信息，在“兴趣”消息传　播过程中，协议逐渐在每个传感器节点上建立反向的从数据　源到基站节点的梯度场．梯度场参考从源节点到基站节点通　信代价最低和能量信息建立。兴趣广播完后，梯度场也建立　完成．数据源产生数据包后就向感兴趣的邻居节点传递数　据，不是基站节点就以同样的方式转发该数据，基站节点将　收到从不同路径传送过来的数据，同时基站节点参照时延、　能量自适应性，通信代价等信息选择一条路径并强化，以后　的数据就沿着这条路径传送。ＤＤ路由协议要求节点发起路　由建立过程，而且兴趣需扩散至全网，因此不太适合大规模　的网络。　３）ＳＰＩＮ路由协议　ＳＰＩＮ网路由协议是一种基于协商机制和以数据为中心的　路由协议，引入了数据融合的思想。协议的基本思想是采用３　次握手协议来实现数据的交互，在数据转发过程中使用３种　数据报文：ＡＤＶ、ＲＥＱ和ＤＡＴＡ。当一个节点采集的数据后，　将广播ＡＤＶ报文给其邻居节点，如果邻居节点希望接收该　数据，则返回ＲＥＱ报文，数据源节点将发送ＤＡＴＡ报文给该　节点。该协议关键问题在于多个节点会返回ＲＥＱ给同一个　节点，会引起信息冲突。　４）ＬＥＡＣＨ及其改进路由协议　ＬＥＡＣＨ　ｒＳｌ路由协议是分簇层次路由协议，协议的基本思　想是引入分簇层次型网络拓扑控制结构．网络自适应的周期　性的选择簇头节点．其他节点就近加入相应的簇头，形成虚　拟簇．个簇内成员节点以ＴＤＭＡ的方式将采集的数据发送给　簇头，簇头融合处理后在转发给基站节点。关键问题在于簇　头节点要求和基站能直接通信，则不适用于大规模网络，同　时簇头的选择算法会带来簇头分布不均等问题，后产生　ＬＥＡＣＨ—Ｃ　．ＬＥＡＣＨ—Ｆ等改进路由协议，均在簇头选择算法　上进行改进．尽量使簇头分布均匀。　５）静态成簇协议（Ｓｔａｔｉｃ　Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ）　在ＬＥＡＣＨ协议中，当簇形成后，簇头节点和相应簇不在　变化。该机制使得簇头节点容易能量耗尽。　６）ＬＡＲ基于地理位置信息的算法　ＬＡＲ路由协议　的基本思想是利用地理位置信息来限制　泛洪协议广播数据包的范围，既该协议根据节点的位置信　息，给出一个泛洪协议广播数据包的期望域，只有在期望域　李海雁，等　无线传感器网络路由协议性能研究　的节点才能收到该数据包，从而减少参与泛洪的传感器节点　这些因素引起网络拓扑变化频繁，因此要求无线传感器网络　数量，降低网络的开消。该算法收敛速度快，但是网络中维护　路由协议要适应动态拓扑的变化。　全网的地理位置信息也需要很大的开销。　２）减少控制开销无线传感器网络节点资源极端有限，　７）ＧＡＦ基于地理位置信息的算法　路由协议的设计要节约资源，控制、建立和维护开销要小。　ＧＡＦ【ｌｌ１路由算法的基本思想是引入节点的动态睡眠调度　３）分布式操作　无线传感器网络本身属性．其要求无线　机制，使传感器节点尽量处于睡眠状态，从而降低网络的能　传感器网络路由协议本身是一个分布式算法。　耗。该协议首先通过划分虚拟网格的方式确定数据转发的等　４）无环路虽然按照某些定量标准（例如，性能标准）来　价节点，然后在在虚拟网格中只需要一个节点处于活动状　说，不是必须的，但却可以避免诸如最坏情况现象。　态，其他节点睡眠来节约全网的整体能耗。　５）基于需求的操作在网络中。让路由算法适应基于按　８）ＧＰＳＲ路由算法和ＭＴＥ路由协议　需流量模式，而不是假设一种不变的流量分布（在任何时刻　ＧＰＳＲｒ　路由算法是基于地理位置信息的路由算法，在数　在所有节点之间维护路由），是一种更好的方法。如果能智能　据转发时采用了贪婪策略选择下一跳网络节点，即数据源节　地做到这一点，可以更加有效的利用网络能源和带宽资源，　点在自己的邻居节点中选择距离最近的一个节点作为下一　代价是增加了路由发现的延时。　跳节点。ＭＴＥ路由协议最小化能量传输协议，在数据转发时　６）先应操作　基于需求操作比较不重要的方面。在某些　在邻居节点中选择通往基站节点的能耗最小的节点作为下　情况下，基于需求操作增加的延时是不可接受的。如果带宽　一跳路由。　和能源允许，在这种情况下，就需要先应式的操作。　２路由协议的性能分析　７）“睡眠”周期操作基于能量保存，或其他某种非活动　的需要．无线传感器网络节点在某段时间内可能会停止发送　无线传感器网络路由协议设计时．要考虑出传统Ａｄ　ｈｏｃ　和／或接收。路由协议应该能适应这种睡眠周期，而不产生非　网络需要的快速收敛、低延时、适应网络动态拓扑等要求外，　常不利的后果。　更多的要考虑无线传感器网络本身的资源稀缺的特点。更应　８）路由方式和路由更新方式　不同的路由方式和路由更　考虑能耗等性能指标。现将设计约束分为定性和定量两种进　新方式对协议的影响是巨大的，所有路由协议都必须路由方　行分析。　式的效率和路由更新方式的效率。　２．１定性指标　９）数据融合需求无线传感器网络邻居节点间探测的　定性指标是从网络某个方面的性质出发来评价无线传感　数据可能类似，或者在协议设计策略中会产生冗余数据，因　器网络路由协议的适应性和现实性的需求，如安全性、是否是　此要求无线传感器网络路由协议应支持数据融合处理，以减　分发式路由协议，有无环路、扩展性、是否支持数据融合等。　少传输数据量进而降低网络开销。　无线传感器网络路由协议评价定性属性包括：　１０）扩展性通常任务无线传感器网络规模巨大．节点　１）适应动态拓扑　无线传感器网络拓扑极不稳定、节点　容易失效，要求路由协议具有高可扩展性。　移动或者由于能源耗尽使得节点失效，当网络规模较大时，　典型协议定性分析如表１所示。　表１典型协议性能的定性分析　Ｔａｂ．１　Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　２．２定量指标　２）路由协议收敛速度无线传感器网络规模大，路由协　定量指标对网络性能评价指标进行量化，细致精确的刻　议一般是一种按需操作．当有数据传送要求时才进行路由建　画网络某个方面的性能：　立，因此路由协议收敛速度是一个评价指标，在实际考察中　１）能耗和生命周期无线传感器网络节点携带有限的电　可以用第一个数据包成功收发时间进行衡量。　池供电，部署出去难以回收更换电池，而电池耗尽，节点失　３）数据包成功接收率数据包成功接收率是目的节点收　效，因此无线传感器网络能耗和生命周期成为评价路由协议　到的数据包数目与数据源节点发送的数据包数目之比．描述　的关键性指标之一。　了无线传感器网络的丢包率，刻画了路由协议的正确性和完　－８５－　《电子设计工程）２０１１年第２３期　整性指标。　数据包成功接收率＝成功接数据包数／发送数据包数　４）平均延时平均延时刻画了数据分组从发送，经过路　策略选择下一跳转发节点，能量消耗低。到时很难将数据包送　到基站节点，也就是数据包的延时大，在大规模的网络中难以　送达。ｓｔａｔｉｃ—ｃｌｕｓｔｅｒ路由协议由于簇头死亡后不在工作．因此　后期剩下的存活节点没有工作而使得能量较低。开始时，　ＬＥＡＣＨ协议较ＬＥＡＣＨ—Ｃ协议有相对优越的能耗，随着仿真　Ｎ　径缓冲、节点转发、ＭＡＣ层重传等后送达目的节点的时间。用　式（１）进行计算：　端到端平均时延＝　１∑（ｒｔｃ－ｓ　）　（１）　时间向后推移，能耗增大较快．使得网络生命周期整体缩短。　１　Ｖ　ｉ－－０　其中Ⅳ表示成功送到的数据分组数，　是分组送达目的　节点的时间，ｓ￡　表示分组被发送的时间。　３基于ＮＳ一２仿真环境的路由协议性能分析　３．１　ＮＳ一２简介和仿真场景建立　ＮＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）［１３１网络仿真器是研究大规模网络　和未来网络协议行为特性的软件，是一款开放的网络仿真平　台，研究人员可以在已有研究的基础上重构协议源码和重新　编译，仿真自己设计的网络特性行为和协议。　文中设计了部分无线传感器网路路由协议的仿真实验．　仿真实验参数设置如下：仿真场景在１　Ｏ００ｘｌ　０００．基站节点　位于（５０，１７５），随机部署１００个节点，节点的初始能量设置为　２　Ｊ，数据包长度为５００　ｂｙｔｅ，发送接受１　ｂｉｔ的数据电路消耗　５０　ｎＪ。　３．２仿真结果及其分析　３．２．１生命周期实验分析　实验中节点能量耗尽认为节点死亡，分析仿真后的ｔｒａｃｅ　文件，将存活节点数随仿真时间统计下来，结果如图１所示。　ＭＴＥ路由协议应用贪懒策略选择下一跳节点进行数据转发．　在开始时间能没有路由建立数据包进行转发，因此其在初始　阶段能量消耗低，节点死亡数较少，ｌｅａｃｈ路由协议第一个节　点死亡时间较ｌｅａｃｈ—Ｃ晚，但是总体网络生命周期没有　ＬＥＡＣＨ—Ｃ长。而ｓｔａｔｉｃ—ｃｌｕｓｔｅｒ路由协议由于簇头死亡后．剩　余节点就失去和基站的联系而不在收发数据，因此一直有节　点存活　Ｓｉｍｕｌｓｔｉｏｉｌ　ｔｉｍｅ／０　图１存活节点数对比图　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｇｒａｐｈ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｎｏｄｅｓ　ｎｕｍｂｅｒ　ｆｏｒ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　３．２．２能量消耗实验分析　能量消耗实验结果如图２所示，ＭＴＥ路由协议采用贪婪　—。８６—．　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｆｆ　ｔｉｍｅ／ｓ　图２能耗结果对比图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｇｒａｐｈ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　３．２．３收达数据包实验　验证路由协议的收敛时间和有效性，我们统计的前３００　Ｓ　的数据包送达情况，ＭＴＥ由于一直出现数据包冲突碰撞，在　前３００　Ｓ内没有送达到基站的数据包，ｓｔａｔｉｃ—ｃｌｕｓｔｅｒ路由协议　随着簇头节点死亡而剩下的存活节点和基站失去联系．后期　也没有送达基站的数据包。ＬＥＡＣＨ—Ｃ送到的数据包较　ＬＥＡＣＨ优越　图３送到基站的数据包数　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｐａｃｋｅｔｓ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｂａｓｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　从图１、２和３可以看出，无线传感器网络路由设计是一　个综合考虑多方面约束条件的关键技术。如ＭＴＥ节约了能　量，延长了网络生命周期，但是数据包延时太大而不适用，静　态成簇路由协议简单但是簇头节点负担太重而造成簇头节点　过早死亡．ＬＥＡＣＨ协议引入簇头轮换机制但是簇头分布不　均．利用ＬＥＡＣＨ—Ｃ进行一定个改进获得了较好的性能表现。　李海雁，等　无线传感器网络路由协议性能研究　４结束语　作为物联网的数据感知部分的无线传感器网络已成为当　今社会各界的研究热点。路由协议的设计面临着网络规模大、　［６】Ｉｎｔａｎａｇｏｎｗｉｗａｔ　Ｃ，Ｇｏｖｉｎｄａｎ　Ｒ，Ｅｓｔｉｒｎ　Ｄ，ｅｔ　ａｌ＿Ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ｄｉｆｕｓｉｏｎ　ｏｒｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｒ【ｇ【Ｊ］．ＩＥＥＥ／ＡＣＭ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ．　２００３，４（１１）：２—１６．　［７】Ｈｅｉｎｚｅｌｍａｎ　Ｗ，Ｋｕｌｉｋ　Ｊ，Ｂａｌａｋｒｉｓｈｎａｎ　Ｈ．Ａｄａｐｔｉｖｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　节点无法编址、节点资源节点受限都很多约束条件成为既有　挑战性的研究课题。文中对已提出的无线传感器网络进行分　类研究，给出性能评价指标体系，设计了典型的平面、分簇的　路由协议在网络仿真器中进行仿真研究分析方法，为相关的　研究提供参考。　参考文献：　ｏｒｆ　ｉｆｎｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃｙ／　Ｐｒｏｃ．５ｔｈ　ＡＣＭ／ＩＥＥＥ　Ｍｏｂｉｃｏｍ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＭｏｂｉＣｏｍ’９９）　Ｓｅａｔｔｌｅ，ＷＡ，１９９９，１７４—１８５．　【８】Ｈｅｉｎｚｅ　Ｌ，Ｗｅｎｄｉ　Ｂ，Ａｎａｎｔｈａ　Ｐ，ｅｔ　ａ１．Ｅｎｅｒｇｙ－ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｃｏｍｍｕ－　ｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｍｉｃｒｏｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］／／Ｔｈｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈａｗａｉｉ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　【１】Ｅｓｔｒｉｎ　Ｄ，Ｇｏｖｉｎｄａｎ　Ｒ，Ｈｅｉｄｅｍａｎｎ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｎｅｘｔ　ｃｅｎｔｕｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２０００：１－１０．　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ：Ｓｃａｌａｂｌｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｆＪ］．　【９】Ｈｅｉｎｚｅ　Ｌ，Ｗｅｎｄｉ　Ｂ，Ａｎａｎｔｈａ　Ｐ，ｅｔ　１ａ．Ａｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ—ｓｐｅｃｉｉｆｃ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＡＣＭ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｍｏｂｉｌｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｍｉｃｒｏｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ】．　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，１９９９：２６３－２７０．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００２，１（４）：　【２】Ｈｉｌｌ　Ｊ．Ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｄ］．　６６０—６７０．　Ｂｅｒｋｅｌｅｙ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，２００３．　【１０］Ｙｏｎｇ　Ｂ，Ｎｉｔｉｎ　Ｈ．Ｖａｉ　Ｄ．Ｌｏｃａｔｉｏｎ—Ａｉｄｅｄ　Ｒｏｕｔｉｎｇ（ＩＡＲ）ｉｎ　［３］唐勇，周明天，张欣．无线传感器网络路由协议研究进展．　ｍｏｂｉｌｅ　ａｄ　ｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＡＣＭ／Ｂａｈｚｅｒ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　软件学ＳＥ［Ｊ］．２００６，３（１７）：４１０—４２１．　（ＷＩＮＥＴ）Ｊｏｕｒｎａｌ，２Ｏ００，６（４）：３０７—３２１．　ＴＡＮＧ　Ｙｏｎｇ，ＺＨＯＵ　Ｍｉｎｇ—ｔｉａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｎ．Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　［１　１］Ｘｕ　Ｙ，Ｈｅｉｄｅｍａｎ　Ｊ，Ｅｓｔｒｉｎ　Ｄ．Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ—ｉｎｆｏｍｒｅｄ　ｅｎｅｒｙｇ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ　ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｌａ　ｏｆ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ａｄ　ｈｏｃ　ｒｏｕｔｉｎｇ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＡＣＭ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ，２００６，３（１７）：４１０－４２１．　ＭｏｂｉＣｏｍ’２００１，２００１：１６－２１．　［４］Ｖａｍｓｉ　Ｋ，Ａｒｊａｎ　Ｄ，Ｄｕｒｇａ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｏｐｔｉｍａｌ　ｆｌｏｏｄｉｎｇ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　【１　２］Ｂｒａｄ　Ｋ，Ｋｕｎｇ　Ｈ　Ｔ．ＧＰＲＳ：Ｇｒｅｅｄｙ　ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ　ｓｔａｔｅｌｅｓｓ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｏｆｒ　ｒｏｕｔｉｎｇ　ｉｎ　ａｄｈｏｃ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ【Ｃ］／／ＩＥＥＥ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉ－　ｏｆｒ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］／／ＡＣＭ／ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．２００２：１—１０．　ｏｎ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，２０００：２４３－２５４．　【５】Ｓａｎｄｒａ　Ｍ，Ｓｔｅｐｈｅｎ　Ｔ，Ａｒｔｈｕｒ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｇｏｓｓｉｐｉｎｇ　ａｎｄ　【１３］Ｔｈｅ　ＶＩＮＴ　Ｐｒｏｊｅｃｔ．ｒＩ’｝ｌｅ　ｎｓ　Ｍａｎｕａｌ［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１０－５－９）［２０１　１－　ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，　７－２０］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｓｉ．ｅｄｕ／ｎｓｎａｍ／ｎｓ／ｄｏｃ－ｓｔａｂｌｅ／ｎｓ＿ｄＯＣ．ｐｄｆ．　１９９８，１８（４）：３１９—３４９．　奥地利微电子推出与英飞凌联合开发的业内首款独立ＮＦＣ　ｍｉｃｒｏＳＤ解决方案　全球领先的高性能模拟ＩＣ设计者及制造商奥地利微电子公司宣布推出业内首款支持ＮＦＣ（近场通信）数据传送功能．使　用微型天线设计，可应用于可移动安全设备的解决方案。该方案由奥地利微电子与全球领先的芯片卡ＩＣ提供商英飞凌科技共　同开发。它的推出将加速例如ｍｉｃｒｏＳＤ等超小尺寸独立ＮＦＣ解决方案的部署和应用。　ＮＦＣ目前正在进入大众消费市场，尽管市场上已发布支持ＮＦＣ的手机，但面对市场上数百万需要ＮＦＣ功能的移动设备．　对于独立解决方案的需求仍然存在。据ＩＭＳ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ公司高级市场分析师Ｄｏｎ　Ｔａｉｔ表示：“很多移动电话都配备了ｍｉｃｒｏＳＤ　卡，这意味着ＮＦＣ技术的成功拓展蕴含着巨大商机。此外，除了技术层面．诸如ＮＦＣ　ｍｉｃｒｏＳＤ的独立ＮＦＣ解决方案还可支持独　立于移动运营商或者移动电话制造商的业务模式　”　奥地利微电子与英飞凌在技术方面密切合作．充分利用各自的专长设计了这一款整合了英飞凌的非接触式安全微控制器　和奥地利微电子的ＡＳ３９２２　ＲＦＩＤ前端芯片的解决方案。英飞凌的安全微控制器通过国际标准共同准则（Ｃｏｍｍｏｎ　Ｃｒｉｔｅｒｉａ）认　证，并获得ＥＭＶＣｏ国际标准核可，可满足ＮＦＣ移动支付的需求。　ＡＳ３９２２是奥地利微电子和英飞凌合作的成果，包含天线增压技术．弥补了现有ＮＦＣ　ｍｉｃｒｏＳＤ卡稳定性较低的缺点　目前　的解决方案仅在极少数手机上使用，且覆盖距离非常短。ＮＦＣ　ｍｉｃｒｏＳＤ解决方案在其超小的空间内整合了微型天线　目前市场　上尚无其他设计支持稳定且非接触式的支付功能。并且完全包含在ｍｉｃｒｏＳＤ卡中　咨询编号：２０１　１２３１００６　－８７－