7.3层次路由协议
7.3.1LEACH
低功耗自适应聚类分级LEACH协议(LOW Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是无线传感器网络中最早提出的分层路由算法。
LEACH可以将网络整体生存时间延长15%，其基本思想是通过随机循环地选择簇头节点将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，从而降低网络能源消耗，提高网络整体生存时间。
7.3.2PEGASIS
高效能采集传感器信息系统PEGASIS协议(Power Efficient Gathering in Sensor Information Systems)是在LEACH协议基础上提出的一种改进的路由算法。PEGASIS路由协议在网络中选择一个节点作为起始节点，建立一条最优回路链，起始点将进行了数据融合后的数据信息发送给Sink节点。由于起始节点的负载较重，PEGASIS采用了全网节点轮流作为回路链起始节点的方式进行均衡。
7.3.3TEEN
阈值敏感的高效传感器网络TEEN协议(Threshold Sensitive Energy Efficient Sensor Network)，是一个基于簇群的路由协议，也是由LEACH发展而来，在这个协议中定义了硬门限和软门限两个概念。
这个算法适用于实时性要求较高的应用组合，用户可以及时获取感兴趣的信息。由于感应数据所耗能量要少得多，虽然节点一直处于感性状态，但是由于很多不必要的数据传输，因此相对来说还是很节能的。
7.3.4APTEEN、TTDD、EARSN
(1)APTEEN
APTEEN(Adaptive Periodic FEEN)协议是对TEEN的扩展，它是一种结合响应型和主动型传感器网络策略的混合型网络路由协议，可以根据用户需要和应用类型来设定协议的周期性和相关阈值，即可以周期性采集数据又可以对突发事件做出快速响应。
APTEEN在TEEN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，那么不管当前的数据是否满足软、硬门限的要求都会发送这个数据。APTEEN可以通过改变计数时间来控制能量消耗。
(2)TTDD
(3)EARSN
7.3.5平面路由协议和层次路由协议比较
各种协议之间的简单对比，主要从移动性、能量需求、路径长度、扩展性、路由状态复杂度、计算和通信所需开销、数据融合技术等多方面进行了分析。
(1)移动性
平面路由的移动性非常有限，而层次路由中，虽然Sink节点固定，但各节点具有一定的移动性。
(2)能量使用
尽管平面路由采用了很多节能方式，但它基本上是先找到一条或几条在距离或者能量方面比较优的路径，然后使用这些路径来进行通信，其能量消耗不是平均地分布在网络的所有节点中的。而层次路由协议中簇的动态建立使得网络中的能量消耗比较平均。
(3)路由选择
平面路由可以从源节点和Sink节点之间找到最佳路由，而层次路由从整体来看，路由比较简单，但路径可能不是最佳的。
(4)可拓展性
层次路由的簇的组成比较灵活，扩展相对于平面路由要好一些。
(5)开销
簇的建立会增加额外的开销。此外，在时序安排方面，平面路由一般是基于竞争来安排时序的，而层次路由一般是按预先确定的分配方式，如TDMA等来安排时序，比较灵活。
总而言之，层次路由在节点的组织管理和网络的可扩展性等方面都要优于平面路由，尤其适合大规模分布式无线传感器网络，是比较有潜力的路由组织方式。
7.4能量感知路由
7.4.1能量消耗源
1.通信相关的能量消耗
通信相关的能耗包括对传输器、中转器和接收器的使用。
2.计算相关的能量消耗
计算相关的能耗主要涉及协议的处理，主要包括对CPU、主要存储器、一个很小的外设、磁盘或其他一些组成部分的使用。同样的，数据压缩计数在减少数据包长度的同时也因为计算量的增大而增加了能量消耗。
7.5基于查询的路由
基于查询的路由协议，在需要不断查询传感器节点采集的数据的应用中，通信流量主要产生于查询节点和传感器节点之间的命令和数据传输，同时传感器节点的采样信息在传输路径上通常要进行数据融合，通过减少流量通信来节省能量。
7.5.1定向扩散路由
定向扩散(Directed Diffusion, DD)是一种基于查询的路由机制，是专门为无线传感器网络设计的。
定向扩散路由机制包括周期性的兴趣扩散、梯度建立、数据传播、路径加强等阶段。
兴趣扩散阶段
梯度建立阶段
数据传输阶段
路径加强阶段
7.5.2谣传路由
谣传路由(Rumor Routing),其路由的建立是由Sink节点和源节点共同发起并完成的。原理如下图所示。
谣传路由协议的执行过程如下：
(1)每个传感器节点维护一个邻居列表和一个事件列表。
(2)当传感器节点在本地检测到一个事件时，就在事件列表中增加一个表项，设置相关的事件名称、跳数等，同时根据一定的概率产生一个代理消息。代理消息是一个包含生命期等事件消息的分组，用来携带相关的信息通告给它传输经过的每一个传感器节点。
7.6地理位置路由
7.6.1GEAR路由
1.GEAR路由的基本思想
GEAR采用查询驱动数据传送模式，根据事件区域的地理位置信息，建立基站或者汇聚节点到事件区域的优化路径。
2.GEAR中查询消息的传播
GEAR路由用实际代价(learned cost)和估计代价(estimated cost)两种代价值来表示路径代价。GEAR通过下图所示的方式来解决通信空洞问题，从而使路由进行下去。
7.6.2GAF路由
地域自适应保真算法(Geograohic Adaptive Fidelity)是基于有限能量和位置信息的路由算法，GAF算法的执行过程包括两个阶段。
第一阶段是虚拟网格的划分。根据节点的位置信息和通信半径，将网络区域划分成若二干虚拟网络，保证相邻单元格中的任意两个节点都能够直接通信。假设节点已知整个监测区域的位置信息和本身的位置信息，节点可以通过计算得知自己属于哪个网格。
第二阶段是虚拟网格中簇头节点的选择。节点周期性地进入睡眠和工作状态，从睡眠状态唤醒之后与本单元其他节点交换信息，以确定自己是否需要成为为簇头节点。
每个节点处于发现(discovery)、活动(active)以及睡眠(sleeping)3种状态。
7.6.3GPSR路由
GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)路由协议是贪婪算法(Greedy)和图像算法的结合，它不需要维护路由表，是一种无状态的路由协议。
GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)路由协议具有贪婪转发(Greedy Forwarding)和周界转发(Perimeter Forwarding)两种分组转发方式。
1.贪婪转发(Greedy Forwarding
贪婪转发算法是一种基于地理信息的路由算法。贪婪转发算法的前提是每个分组都已包含其目的节点位置或目标区域位置，每个节点都已知自己及自接邻节点的位置。
贪婪转发算法总是朝距离目的节点最近的邻节点转发分组，如图7-14所示。
2.周界转发(Perimeter Forwarding)
如图7-15所示，采用周界转发方式时，通常采用右手规则确定转发的路径。
图7-16给出了右手规则的基本原理。当一个数据分组从节点x到达节点y时，它经过下一边时以y为顶点，沿(y,x)逆时针方向上的第一条链路，如图所示的为(y,z)，后续的同样依照此规则来确定，直到数据到达目的节点为止。
GPSR路由协议同时采用了贪婪算法和周界转发来对数据分组进行传送。在完整的拓扑图中采用贪婪转发，当贪婪转发找不到下一跳节点时，则在平面图中采用周界转发决定数据分组的下一跳。
7.6.4GEM和MECN路由
p206
7.7可靠路由协议
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7.8路由协议自主切换
路由服务器将路由协议封装为状态收集模块和数据转发模块，并提供给上层一个统一的网络层接口。配置服务根据上层应用的要求为不同模块选择不同的路由协议，并将这些配置信息传达给整个网络，以保证路由协议在网络中的一致。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-428222.html
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