消防物联网实战：以数据为中心的WSN路由协议

以数据为中心的WSN路由协议是基于查询和目标数据命名之上的,思路是通过数据融合减少冗余的数据传输。

①Flooding协议和Gossiping协议:这是两个最经典和简单的传统网络路由协议,在Flooding协议中,节点产生或收到数据后向所有邻节点广播,数据包直到过期或到达目的地才停止传播。该协议具有严重缺陷:内爆(Implosion),节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据;交叠(Overlap),节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据;资源利用盲目(Resource Blindness),节点不考虑自身资源限制,在任何情况下都转发数据。Gossiping协议是对Flooding协议的改进,节点将产生或收到的数据随机转发,避免了内爆,但增加了时延。这两个协议不需要维护路由信息,也不需要任何算法,简单但扩展性很差。

②SPIN协议:SPIN(Sensor Protocols for Information via Negotiation)协议节点利用3种消息进行通信:消息广播包(Advertise,ADV)、数据请求包(Request,REQ)和数据包(Data Transfer,DATA)。该协议以抽象的元数据对数据进行命名,命名方式没有统一标准。节点产生或收到数据后,用包含元数据的ADV消息向邻节点通告,需要数据的邻节点用REQ消息提出请求,然后将DATA消息发送到请求节点。该协议的优点是ADV消息减轻了内爆问题;通过数据命名解决了交叠问题;节点根据自身资源和应用信息决定是否进行ADV通告,避免了资源利用盲目问题;与Flooding协议和Gossiping协议相比,有效地节约了能量,同时部分解决了内爆和重叠问题、不需要进行路由维护、对网络拓扑变化不敏感,可用于移动WSN。该协议的缺点是SPIN的广播机制不能保证数据的可靠传送,当产生或收到数据的节点的所有邻节点都不需要该数据时,将导致数据不能继续转发,以致较远节点无法得到数据;而当某Sink节点对任何数据都需要时,其周围节点的能量容易耗尽。(www.xing528.com)

③DD协议:DD(Directed Diffusion)定向扩散路由与已有的路由协议有不同的实现机制,其突出特点是引入了梯度网络用来描述网络中间节点对该方向继续搜索获得匹配该数据的可能性。首先通过Sink节点向全网查询兴趣M,兴趣在全网中扩散,从而构建源节点和Sink间路径。当一个兴趣(Interest/嗜好)传遍整个网络后,从原节点(即Interest所在区域的传感器节点)到Sink节点或基站之间的梯度就建立起来了。该算法的优点在于可靠性较高、可以对传输路径进行修复,因为传输路径不止一条。与SPIN的区别:每次查询需要2次传播,耗能比较大;查询驱动机制按需建立路由,不适合环境监测类的WSN。