看了一个礼拜的路由合同，小总结了一下，具体细节还需剖析。
一、泛洪形式(Flooding)
Floodingandgossiping这些算法也是传统网路中最基本的路由形式,不须要晓得网路拓扑结构和使用任何路由算法。每位传感节点把自己接收到的packet发送给所有它的邻居节点,这个过程仍然重复直至该分组抵达sink节点或则该分组的生命到期(TTL,在传感网路上面一般定义为最大跳数)。Gossiping算法改进了Flooding过程,每位传感节点只把自己接收到的packet随机发送给它的某个邻居节点,其他不变。
这些方法尽管实现简单,并且并不实用于相关应用程序,并且还很容易带来内爆(implosion)和交叠(overlap)问题。
二、能量路由
Energy－AwareQoSRoutingProtocol
这个算法主要针对实时数据传输,也是对的一种扩充。该算法以链路耗费为测度参数,用Dijkstra算法,在sink和source节点间构建满足应用程序指定的传输码流的路径。算法将数据流分为实时数据和非实时数据,引入一个分类排队模型来调度不同类型的数据流因而实现相关报文的优先级以满足其信噪比要求。
三、平面路由合同
1.SPIN
SPIN(SensorProtocolsforInformationviaNegotiation)是一组基于协商但是具有能量自适应功能的信息传播合同.它使用三种类型的信息进行通讯,即ADV、REQ和DATA信息.在传送DATA信息前,传感节点仅广播该包含DATA数据描述机制的ADV信息,当接收到相应的REQ恳求信息时,才有目的地发送DATA信息.使用基于数据描述的协商机制和能量自适应机制的SPIN合同能否挺好地解决传统的floodinggossiping合同所带来的信息爆燃、信息重复和资源浪费等问题.
2.DD
定向扩散路由DD(DirectedDiffusion)是一种以数据为中心的信息传播合同,与已有的路由算法有着迥然不同的实现机制.运行DD的传感节点使用基于属性的命名机制来描述数据,并通过向所有节点发送对某个命名数据的interest(任务描述符)来完成数据搜集.在传播interest的过程中,指定范围内的节点借助缓存机刹车态维护接收数据的属性及指向信息源的梯度矢量等信息,同时激活传感来采集与该interest相匹配的信息.节点对采集的信息进行简单的预处理后,借助本地化规则和强化算法构建一
条抵达目的节点的最佳路径.经仿真剖析,该算法具有挺好的节能和可扩充特点.
3.RumorRouting
在该算法中,每位sensor节点都维持一个风波列表,其表项包含风波的基本描述、播报该风波的源节点、最先传递该风波的上一跳sensor节点;另外,引入了一个具有长生命周期的报文,Agent,用于源节点广播感知风波的描述信息并在网路中传播。
该算法其本质犹如SPIN算法,与之不同的是,该算法通过sensor节点维护的风波列表信息,才能维护一条与源节点间之间的路径,所以经过初始化的泛洪后,相应路由信息即构建上去了,因而避开了SPIN合同中的大量泛洪过程,达到明显节约能量的
目的。该算法主要适用于具有大量查询和少量风波的应用场景,倘若网路拓扑结构频繁变动,该算法性能即急剧下滑。该算法同时也是下文将介绍的DirectedDiffusion算法的一个改进。
4.HREEMR
HREEMR(Highly－Resilient,Energy－EfficientMultipathRouting)与前一种合同的不同之处在于它借助多路径(multipath)技术实现了能源有效的故障恢复,解决了DD为了提升合同的强壮性,采用周期低速度扩散数据而带来的能源浪费问题.它采用与DD相同的本地化算法构建source和sink间的最优路径p,为了保障p发生失效时合同仍能正常运行,建立多条与p不相交的冗余路径,一旦发生失效现象,即可启用冗余路径进行通讯.
5.SMENCE
SMECN(SmallMinimumEnergyCommunicationNetwork)合同是基于节点定位的路由合同,它是在针对Ad－hoc网路设计的MECN合同基础上改进的.该合同通过建立具有ME(最小能量)属性的子图来减少传输数据所消耗的能量,因而更好地满足了WSN对节能性的需求.仿真结果显示,在广播范围才能达到环绕着广播机区域内的所有节点的
情况下,SMECN建立的子图大于MECN建立的子图,在拓扑变化不太频繁的传感网路中才能挺好地应用.
6.SAR
有序分配路由SAR(SequentialAssignmentRouting)合同是第一个具有QoS意识的路由合同.该合同通过建立以sink的单跳邻居节点为根节点的多播树实现传感节点到sink的多跳路径.它的特征是路由决策除了要考虑到每条路径的能源,还要涉及到端到端的延后需求和待发送数据包的优先级.仿真结果显示,与只考虑路径能量消耗的最小能量测度合同相比,SAR的能量消耗较少.该算法的缺点是不适用于小型的和拓扑频繁变化的网路.
四、层次路由合同
1.LEACH
LEACH(Low－EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)是一种基于多簇结构的路由合同.它的基本思想是通过随机循环地选择簇首节点将整个网路的能量负载平均分配到每位传感节点中,因而达到减少网路能源消耗、提高网路整体生存时间的目的.
LEACH在运行过程中不断地循环执行簇构建过程.每位构建过程分成两个阶段:簇的构建阶段和传输数据的稳定阶段.为了节约资源开支,稳定阶段的持续时间要长于完善阶段的持续时间.与通常的基于平面结构的路由合同和静态的基于多簇结构的路由合同相比.LEACH可以将网路整体生存时间延长15%.
2.TEEN
节能的阀值敏感路由TEEN(ThresholdsensitiveEnergyEfficientsensorNetworkprotocol)是具有实时性的路由合同.它采用与LEACH相同的多簇结构和运行方法.不同的是,在簇的构建过程中,随着簇首节点的选取,簇首不仅通过TDMA方式实现数据的调度,还向簇内成员广播有关数据的硬阀值和软阀值两个参数.通过设置硬阀值和软阀值两个参数,TEEN就能大大地降低数据传送的次数,进而达到比LEACH算法更节能的目的.TEEN合同的优点是适用于实时应用系统,可以对突发风波作出快速反应.它的缺点是不适用于须要持续采集数据的应用环境.
3.PEGASIS
PEGASIS(Power－EfficientGatheringinSensorInformationSystems)合同是在LEACH基础上改进设计的.不同于LEACH的多簇结构,PEGASIS合同在传感节点中采用链式结构进行联接,链中每位节点向邻节点发送和接受数据,但是只有一个节点作为簇首向基站sink传输数据.采集到的数据以点到点的形式传送、融合,并最终被送到sink.合同的优点是减少了LEACH在簇构建过程中所形成的开支,但是通过数据融合增加了收发过程的次数,因而减少了能量的消耗.它的缺点是链中远距离的节点会导致过多的数据延后,但是簇首节点的惟一性促使簇首会成为困局.
4.EARSN
EARSN(Energy－AwareRoutingforclusterbasedSensorNetwork)是基于三层体系结构的路由合同.该合同要求网路运行前由终端用户sink将传感节点界定成簇,并通知每位簇首节点的ID标示和簇内所分配节点的位置信息.传感节点可以以活动形式和备用的低能源形式两种形式运行并以下边这四种方法之一存在:感知、转发、感知并转发、休眠.与前述集群路由合同不同的是,该合同的簇首不受能量的限制.它作为网路的中心管理者,可以监控节点的能量变化,决定并维护传感的四种状态.
算法根据两个节点间的能量消耗、延迟最优化等性能指标估算路径代价函数.簇首节点借助代价函数作为链路成本,选择最小成本的路径作为节点与其通讯的最优路径.经仿真剖析,该合同在运行过程中具有挺好的节能性、较高的吞吐量和较低的通讯延后.
5.APTEEN
APTEEN(AdaptivePeriodicThreshold-sensitiveEnergyEfficientsensorNetworkprotocol)是TEEN的设计者们针对TEEN的缺点进行的改良,它是一种结合响应型和主动型传感网路策略的混和型网路路由合同。APTEEN在TEEN的基础上定义了一个计数时间,当节点从上一次发送数据开始经历这个计数时间还没有发送数据,这么
不管当前的数据是否满足软、硬门限的要求就会发送这个数据。APTEEN可以通过改变计数时间来控制能量消耗。
6.VGA
VGA(VirtualGridArchitecturerouting)是LEACH算法的一个改进。其主要出发点就是在集群分组中进行局部和全局的多次数据汇集因而降低冗余数据的传输。该算法将传感所在区域切分为正圆形网格,每位区域在某一时刻使用一个sensor节点工作,其它休眠。基于相邻区域的sensor节点感知到的数据具有相关性,算法选定其中一个区域内活跃节点作为局部的的汇集节点,这种节点间的路由则采用类似于DirectedDiffusion算法。
7.SOP(Self－organizingProtocol)
该合同主要适用于具有异构节点的传感网路。使用资源限制小的节点作为路由器,并固定其位置;其它sensor节点可以是静止也可以是运动的,通过固定放置的路由节点接入整个网路。每位sensor节点还可以通过接入路由器获得编址,组成类似于局域网的域空间。
五、地理位置路由(Geographic)
考虑到sensor节点才能直接获取自身地理位置,或则通过个别典范节点获取,在好多路由算法中,所以相当的工作通过移植部份在AdHoc研究中的成果取得挺好的疗效。
1.GEAR(GeographicandEnergyAwareRouting)
该算法在DirectedDiffusion算法的基础上做了一系列改进,考虑到sensor节点的位置信息而将interest报文添加地址信息数组,并据其将interest往特定方向传输以取代原泛洪形式,因而明显节约能量消耗。
该算法引入了恐怕代价(estimatedcost)和自学习代价(learningcost)。通过估算二者差值来选定更接近sink节点的sensor节点作为下一跳。
2.MECN(MinimumEnergyCommunicationNetwork)
该合同本质上是为无线网路设计的,而且也可直接应用于无线传感网路。该算法的实质注意到在一些场合下,两个节点直接通讯的代价低于经若干中继节点转发的代价,故引入中继区域(relayregion)这一概念,把所有符合标准的中继节点作为其组成部份。当两个节点须要进行数据交换的时侯,合同将按照Belmann－Ford最短路径法选定煤耗最小的一条通路进行传输。
可见,该算法是能自配置的,挺好的解决了节点失效问题;并且对于节点运动的情况而言,该算法估算中继区域内的路径代价大幅上升。
3.GEDIR(theGeographicDistanceRouting)
该算法－实质是贪婪算法,sensor节点转发分组的时侯,依据地理信息,选择与sink节点近来的邻居节点。算法同MFR(MostForwardwithinRadius)算法也很接近。类似的,像GOAFR和SPAN算法都可以直接应用于传感网路。
六、可靠路由合同
SPEED合同
SPEED合同是一种十分有效的可靠式路由合同，在一定程度上实现了端到端的传输速度保证、网络串扰控制以及负载平衡机制。SPEED合同首先在相邻节点之间交换传输延后，以得到网路负载情况；之后节点借助局部地理信息和传输速度信息选择下一跳的节点;同时通过邻居反馈机制保证网路传输畅通，而且通过反向压力路由变更机制避免延后太大的链路和路由空洞。
1．SPEED合同的设计目标
1)只保持邻居节点的信息，不须要路由表。
2)提供“力所能及”的速率来满足传输信息的实时要求。
3)不须要MAC层有特殊的实时机制或额外的MAC层QoS机制。
4)借助反向压力机制避免网路串扰，提供QoS。
5)借助不确定的前向并发路径来平衡网路忙碌时的负载。
6)采用分布式的算法来减轻洪泛控制信息。
7)采用与前述防止串扰类似的机制来防止路由空洞。
2．SPEED合同的核心结构
1）延后恐怕机制
在SPEED合同中，延后恐怕机制的作用是得到网路的负载情况，判定网路是否发生串扰。节点记录到邻居节点的通讯延后来表示网路局部的通讯负载。具体过程是：发送节点给数据分组并加上时间戳；接收节点估算从收到数据分组到发出ACK的时间间隔常用的无线传感器网络aoa定位方法原理，并将其作为一个数组加入ACK报文；发送节点收到ACK后，从收发时间差中除以接收节点的处理时间，得到一跳的通讯延后。
2）SNGF算法
SNGF算法拿来选择满足传输速度要求的下一跳节点的算法。节点将邻居节点分为两类：比自己距离目标区域更近的节点和比自己离目标区域更远的节点。后者称为候选转发节点集合（FCS）。节点估算到其FCS集合中的每位节点的传输速度。FCS集合中的节点又按照传输速度是否满足预定的传输速度阀值，再分为两类：小于速度阀值的邻居节点和大于速度阀值的邻居节点。若FCS集合中有节点的传输速度小于速度阀值常用的无线传感器网络aoa定位方法原理，则在这种节点中根据一定的机率分布选择下一跳节点，节点的传输速度越大，被选中的机率越大
3）邻居反馈策略（NFL）
邻居反馈策略是当SNGF路由算法中找不到满足传输速度要求的下一跳节点时采取的补偿机制。节点首先查看FCS集合的节点，若FCS集合中所有节点的传输差错率小于零，则根据特定的公式估算转发机率；若存在节点的传输差错率为零，表明存在节点满足传输速度要求，因此设转发机率为1，即全部转发。此时MAC层搜集差错信息，并把到邻居节点的传输差错率通告给转发比列控制器，转发比列控制器按照这种差错率估算出转发机率，供SNGF路由算法做出选路决定。满足传输速度阀值的数据根据SNGF算法决定的路由传输出去，而不满足传输速度阀值的数据传输由邻居反馈环机制估算转发机率。
4）反向压力路由变更机制
反向压力路由变更机制在SPEED合同中拿来防止串扰和路由空洞。当网路中某个区域发生风波时，节点不再才能满足传输速度要求，彰显在数据量会忽然增多，传输负载会忽然加强。此时，节点便会使用反向压力信标消息向下一跳节点报告串扰，并表明串扰后的传输延后。上一跳节点则会根据上述机制重新选择下一跳节点。
