37、无线传感器网络高效路由协议研究与应用

无线传感器网络高效路由协议研究与应用

1 引言

无线传感器网络（WSN）由众多具备环境感知、数据处理和通信能力的微型设备构成。因其独特优势，被广泛应用于战场侦察、森林火灾监测和火山监测等危险或无人值守的物理环境中。然而，在这些环境下为传感器设备供电困难，所以设计节能型网络以延长网络寿命至关重要。

在多跳无线传感器网络里，传统数据传输方式的数据汇聚特性致使静态汇聚节点周围数据流量大，附近传感器节点在数据包转发时能耗更高，进而引发能量空洞问题。移动汇聚节点被视为解决该问题的可行方案，它能使节点能量均匀消耗，延长网络寿命。但移动汇聚节点也给数据传播带来新挑战，网络拓扑动态变化，如何在其移动时保持新鲜路由是核心问题。为此，有人提出在物理网络上覆盖虚拟基础设施的方法，以提高数据传输效率并降低节点能耗。

本文介绍两种高效路由协议：虚拟非均匀网格路由协议（VUGR）和基于DBSCAN分区的低能耗安全增强路由协议（LESERP - DP）。VUGR旨在避免因传感器节点分布不均形成能量空洞，LESERP - DP则通过DBSCAN算法优化聚类，设计密钥分配机制增强协议抗攻击能力。

2 相关工作

近年来，研究人员提出诸多基于虚拟基础设施的路由协议，旨在平衡节点能量消耗。
- Two - Tier Data Dissemination（TTDD） ：一种可扩展且高效的基于网格的数据传播方法，能让多个移动汇聚节点在移动中持续接收数据。它将泛洪查询限制在本地单元，降低了总体能耗，但频繁的网格构建开销不容忽视，且不适合周期性数据报告应用。
- Virtual Grid - Based Dy