無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議研究

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wsd）是一個(gè)由大量電子傳感器以自組織和跳轉(zhuǎn)方式構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是檢測(cè)范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、感知能力強(qiáng)、信息傳遞及時(shí)等,目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息,并報(bào)告給所需用戶,起到物理世界和電子世界便捷溝通的橋梁。在工農(nóng)業(yè)控制、城市污染監(jiān)測(cè)、軍事領(lǐng)域、電子感知醫(yī)療、搶險(xiǎn)救災(zāi)、智能交通等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,是當(dāng)前國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和制高點(diǎn),已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。1基于分簇網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議路由協(xié)議在WSN體系結(jié)構(gòu)中,具有非常重要的地位,路由協(xié)議的好壞直接影響WSN的性能,要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速及動(dòng)態(tài)構(gòu)建,行之有效的方法是采用分簇機(jī)制。在分簇網(wǎng)絡(luò)中,所有節(jié)點(diǎn)根據(jù)簇首(clusterhead)選舉辦法,形成一個(gè)基于分簇的自組織網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)不受網(wǎng)絡(luò)規(guī)模限制,路由開(kāi)銷較小,抗毀性強(qiáng),容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)管理和網(wǎng)絡(luò)的局部同步?；诜执芈酚傻木W(wǎng)絡(luò)中,由一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)(sink)和多個(gè)簇成員節(jié)點(diǎn)(clustermember)構(gòu)成,形成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu),自下而上的傳遞信息,最終由簇首節(jié)點(diǎn)與基站BS(basestation)進(jìn)行信息通信,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。與傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議相比,分簇路由協(xié)議具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于管理,無(wú)需維護(hù)復(fù)雜的路由表,較高的網(wǎng)絡(luò)能量利用率,較好的可擴(kuò)展性以及適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn),因此以分簇為基礎(chǔ)的路由協(xié)議在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中已得到了廣泛的應(yīng)用,是目前路由協(xié)議研究的熱點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)是具有自適應(yīng)性、節(jié)能性、消除健壯性和擴(kuò)展性等。本文對(duì)當(dāng)前的分簇路由協(xié)議進(jìn)行分類、分析,剖析典型分簇路由協(xié)議的設(shè)計(jì)思想、優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),并從多個(gè)性能參數(shù)進(jìn)行比較和總結(jié),目的是為進(jìn)一步研究作指引和參考。2分簇路由協(xié)議的核心問(wèn)題是什么?WSN分簇協(xié)議較傳統(tǒng)的無(wú)線路由協(xié)議更為復(fù)雜,好的分類方法和比較分析有利于研究人員對(duì)分簇路由協(xié)議進(jìn)行研究和改進(jìn)。分簇路由協(xié)議中簇的結(jié)構(gòu)、大小、數(shù)量以及節(jié)點(diǎn)的能耗和網(wǎng)絡(luò)生命周期,決定因素是簇頭的產(chǎn)生方法、數(shù)量及位置。分簇路由協(xié)議工作過(guò)程中最關(guān)鍵的核心問(wèn)題是如何合理選舉簇首節(jié)點(diǎn)、如何快速有效地構(gòu)建分簇結(jié)構(gòu)、如何節(jié)約能量和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。目前研究者已經(jīng)做了大量的工作[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22],按照簇首節(jié)點(diǎn)的選舉依據(jù)與實(shí)現(xiàn)機(jī)制,分簇路由協(xié)議劃分為3種類型,分別為基于隨機(jī)選舉、基于地理位置和基于剩余能量。2.1隨機(jī)選舉后的集群協(xié)議該協(xié)議是最簡(jiǎn)單的一種選舉簇首方法,網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)地按照一定概率選舉簇首,形成簇結(jié)構(gòu)。典型協(xié)議如下。2.1.1打造網(wǎng)絡(luò)實(shí)名協(xié)議,控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LEACH(low-energyadaptiveclusteringhierarchy)是一個(gè)典型自適應(yīng)分簇協(xié)議,是最早的基于層次結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議,其后的大部分協(xié)議是在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)及發(fā)展的。該協(xié)議采用分布式算法,使各節(jié)點(diǎn)的任務(wù)均等、消耗的能量均衡,很好地減輕了節(jié)點(diǎn)的負(fù)載,達(dá)到了延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間的目的。運(yùn)行機(jī)理是采用“輪”循的方式隨機(jī)選取簇首,每一輪由簇的建立和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)階段組成。選舉簇首時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都產(chǎn)生一個(gè)之間的隨機(jī)數(shù),并且按照當(dāng)前輪數(shù)計(jì)算出一個(gè)門限值,當(dāng)隨機(jī)數(shù)小于該門限值時(shí),該節(jié)點(diǎn)就被選為簇首。隨后,簇首向全網(wǎng)廣播消息,讓其余節(jié)點(diǎn)加入到與之最近的簇,簇成員按TDMA時(shí)隙采集數(shù)據(jù)并發(fā)送給簇首,簇首融合數(shù)據(jù)后報(bào)告給sink節(jié)點(diǎn)。這樣不停地輪循工作。協(xié)議的關(guān)鍵是門限值計(jì)算,公式為:式中,p為簇首數(shù)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)的百分比;S為最近1/p輪中未當(dāng)選過(guò)簇首的節(jié)點(diǎn)的集合;r為當(dāng)前輪數(shù)。優(yōu)點(diǎn):1)簇首的選舉用“輪”循的方式和分布式算法,使得各節(jié)點(diǎn)機(jī)會(huì)均等,能量消耗均衡,有效避免了簇首過(guò)快消耗能量,達(dá)到了延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間的目的;2)數(shù)據(jù)融合因在簇內(nèi)完成,減少了傳輸距離,節(jié)省了能量。缺點(diǎn):1)每一輪都進(jìn)行一次簇重組,選舉簇首的開(kāi)銷量比較大;2)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,簇首的分布不太均勻,且簇內(nèi)的成員節(jié)點(diǎn)也不均勻,簇首間負(fù)載不均衡,造成有的簇首早死亡有的被閑置;3)簇內(nèi)各成員節(jié)點(diǎn)因直接和簇首傳遞信息,加速了簇首的能量消耗,降低了網(wǎng)絡(luò)的生存壽命,也造成了每個(gè)簇的規(guī)模有限,網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性不強(qiáng),不適用于大型網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)這個(gè)典型協(xié)議的缺點(diǎn),改進(jìn)措施是在簇首選舉過(guò)程中,分兩個(gè)步驟進(jìn)行:1)上一輪剩余能量多的節(jié)點(diǎn)作為下一輪候選簇首;2)設(shè)計(jì)一個(gè)隨機(jī)數(shù)和閾值,根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)選舉候選簇首,然后,該節(jié)點(diǎn)向簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播自己的信息,再根據(jù)候選簇首的剩余能量和個(gè)數(shù)決定成為簇首,這樣保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和低功耗。2.1.2letch協(xié)議ERC(ERPefficientroutingprotocol)主要適合于大規(guī)模無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,在分簇算法中引入了智能算法。該算法采用兩層路由,在第一層中采用LEACH協(xié)議的分布式算法,也是采用隨機(jī)選舉簇首,簇成員直接將數(shù)據(jù)傳遞給它們的簇首;在第二層中,這些簇首用蟻群優(yōu)化算法,找最佳的路徑去感知、采集和處理各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn):1)協(xié)議采用雙層路由,爭(zhēng)強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;2)簇內(nèi)采用蟻群優(yōu)化算法,減少了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。缺點(diǎn):1)隨機(jī)選舉簇頭造成簇首分布不均勻;2)每一輪都進(jìn)行一次簇重組,簇頭的開(kāi)銷量較大?？傊?此類協(xié)議,因隨機(jī)選舉簇首,使得簇首節(jié)點(diǎn)分布不均衡,造成節(jié)點(diǎn)能量的消耗差異性很明顯,對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壽命很不利。2.2基于剩余能量的集群協(xié)議簇首節(jié)點(diǎn)的選舉,主要是依據(jù)每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)的剩余能量而定,剩余能量值大的被選為簇首節(jié)點(diǎn)。典型的協(xié)議如下。2.2.1多跳+letchHEED(hybridenergy-efficientdistributedclustering)協(xié)議在選舉簇首時(shí),依據(jù)主、次參數(shù)進(jìn)行選舉,主參數(shù)的選取主要依賴于節(jié)點(diǎn)的剩余能量。初始時(shí)隨機(jī)選舉出簇首節(jié)點(diǎn),剩余能量多的節(jié)點(diǎn)成為簇首節(jié)點(diǎn)的概率最大,能否成為簇首要看該節(jié)點(diǎn)比周圍節(jié)點(diǎn)的能量大多少而定。而次參數(shù)依賴于簇內(nèi)通信代價(jià),主要是平衡簇首間的負(fù)載,確定節(jié)點(diǎn)屬于的簇。HEED協(xié)議與LEACH協(xié)議類似,均采用“輪”循方法選舉簇首,簇成員按TDMA時(shí)隙采集數(shù)據(jù)并發(fā)送給簇首,帶來(lái)了簇間干擾問(wèn)題。HEED協(xié)議通過(guò)多跳方式與基站通信,而LEACH協(xié)議采用單跳方式與基站通信。優(yōu)點(diǎn):1)簇首的分布均勻,分簇效率更快,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加合理;2)簇首的選舉主要依賴于剩余能量,并以主次參數(shù)引入多個(gè)約束條件,很好地控制了報(bào)文開(kāi)銷。缺點(diǎn):1)每一輪都進(jìn)行一次簇重組,簇首的開(kāi)銷量比較大;2)因形成簇的覆蓋區(qū)域有重疊,存在嚴(yán)重的簇間干擾,為了解決這個(gè)問(wèn)題,文獻(xiàn)提出DCHS協(xié)議算法,該協(xié)議減少因簇間干擾導(dǎo)致的數(shù)據(jù)碰撞。2.2.2無(wú)區(qū)分區(qū)分節(jié)點(diǎn)間競(jìng)爭(zhēng)半徑和網(wǎng)絡(luò)能量EEUC(energy-efficientunevenclustering)協(xié)議簇首的選舉也是依賴于剩余能量,為解決均勻分簇協(xié)議,在轉(zhuǎn)發(fā)遠(yuǎn)距離sink的簇首消耗較大的能量,導(dǎo)致過(guò)早耗盡能量而死亡的問(wèn)題。為了解決簇首將節(jié)約的能量供簇間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)使用,該協(xié)議采用非均勻的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制規(guī)劃大小不等的簇,而靠近sink的簇內(nèi)成員較少,具有競(jìng)爭(zhēng)半徑小的特點(diǎn),因此該協(xié)議關(guān)鍵點(diǎn)是簇半徑的計(jì)算,其計(jì)算公式為:式中,R0是候選簇首競(jìng)爭(zhēng)半徑的最大值;c在之間,是簇半徑控制參數(shù);dmax和dmin分別表示節(jié)點(diǎn)到sink距離的最大值和最小值;d表示簇首i到sink的距離。優(yōu)點(diǎn):1)簇首的選舉考慮了能量消耗不平衡的問(wèn)題,提高了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間;2)簇間選用多跳通信,節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)流量。缺點(diǎn):1)簇的生成過(guò)程復(fù)雜,代價(jià)較大;2)因與sink距離不同的簇具有不同的簇半徑,所以,傳輸數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)的精確度有很大的差異和誤差產(chǎn)生。2.2.3第4輪機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)EBLP(energybalancedcluster-basedroutingprotocol)協(xié)議針對(duì)LEACH協(xié)議的缺點(diǎn),結(jié)合PEGASIS協(xié)議優(yōu)點(diǎn),提出一種能量均衡的分簇路由協(xié)議?；舅枷胧蔷W(wǎng)絡(luò)運(yùn)行采用“輪”機(jī)制,每輪進(jìn)行簇首選擇和數(shù)據(jù)傳輸,每隔一定時(shí)間周期性地進(jìn)行一次簇的重組。在簇首選舉時(shí),先要計(jì)算出最優(yōu)簇首數(shù),并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的范圍確定每個(gè)簇首間的最短距離,然后根據(jù)剩余能量確定初始簇首;建立簇時(shí),簇首采用貪心算法將簇成員節(jié)點(diǎn)形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),簇首控制簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)數(shù),使整個(gè)簇結(jié)構(gòu)合理和最優(yōu);簇首負(fù)責(zé)構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的路由樹(shù),選擇最佳路由將采集、融合到的數(shù)據(jù)傳給基站;數(shù)據(jù)傳輸時(shí),每周期第一輪用初始選舉的簇首傳遞數(shù)據(jù),簇首的選舉根據(jù)剩余能量多的而定,這樣不停地輪詢進(jìn)行簇首的更新和重組。優(yōu)點(diǎn):1)因結(jié)合能量均衡和最優(yōu)分布,網(wǎng)絡(luò)的生命周期延長(zhǎng),能耗降低;2)簇首選舉合理,建簇路由最優(yōu),數(shù)據(jù)傳輸速度快。缺點(diǎn):1)延遲方面還要進(jìn)一步改進(jìn);2)沒(méi)有考慮安全因素。2.2.4節(jié)點(diǎn)k-dijpstor算法EQR(energy-awareQoSrouting)協(xié)議簇首的選舉,是依據(jù)剩余能量、整個(gè)鏈路的誤碼率和簇首到鄰節(jié)點(diǎn)的距離3個(gè)條件來(lái)計(jì)算出整個(gè)鏈路的開(kāi)銷,用分類排隊(duì)模型,將節(jié)點(diǎn)設(shè)置成兩種隊(duì)列,即非實(shí)時(shí)隊(duì)列和實(shí)時(shí)隊(duì)列,用k-Dijkstra算法找出k條開(kāi)銷小的路徑,將數(shù)據(jù)端到端的傳輸。優(yōu)點(diǎn):1)最大化地提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量,達(dá)到了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS要求;2)采用k-Dijkstra算法使開(kāi)銷的計(jì)算更加準(zhǔn)確,簇首的選擇更加合理。缺點(diǎn):1)因采用集中式路由策略,使節(jié)點(diǎn)保留了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息,不適合大型網(wǎng)絡(luò);2)各節(jié)點(diǎn)帶寬一樣,導(dǎo)致負(fù)載均衡差;3)開(kāi)銷的計(jì)算量大,花銷值大。總之,此類協(xié)議能確保簇首節(jié)點(diǎn)最優(yōu)、最佳地獲得能量,來(lái)承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)工作。但簇首間的路由相對(duì)復(fù)雜,也很難保證簇首節(jié)點(diǎn)的合理分布和均衡性。2.3基于地理的集群協(xié)議在選舉簇首節(jié)點(diǎn)時(shí)主要依據(jù)地理位置信息,典型協(xié)議如下。2.3.1節(jié)點(diǎn)傳輸方法PEGASIS(power-efficientgatheringinsensorinformationsystems)協(xié)議借鑒了LEACH的思想,通過(guò)貪心算法將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)利用定位技術(shù)串成基于地理位置的一條鏈,簇首也是周期性選舉,節(jié)點(diǎn)只與距離它最近的鄰居節(jié)點(diǎn)通信,采用令牌進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,鄰節(jié)點(diǎn)將收到的數(shù)據(jù)連同自己的數(shù)據(jù)一起進(jìn)行融合處理,然后傳輸給下一個(gè)節(jié)點(diǎn),依次傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn),簇首負(fù)責(zé)將最后融合的數(shù)據(jù)傳輸給基站。優(yōu)點(diǎn):1)基于地理位置,使節(jié)點(diǎn)平均通信距離較短,減少了成簇開(kāi)銷;2)采用令牌,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?3)采用數(shù)據(jù)融合,減少了數(shù)據(jù)分送次數(shù),降低了能量消耗。缺點(diǎn):1)因節(jié)點(diǎn)基于地理位置,形成一條鏈,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的延長(zhǎng)比較大;2)簇首的選舉基本是均勻的,導(dǎo)致簇間干擾大、開(kāi)銷大。2.3.2距離節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸在TTDD(two-tierdatadissemination)協(xié)議中,簇首的選舉是由數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)的地理位置而定,簇首由距離發(fā)送數(shù)據(jù)最近的節(jié)點(diǎn)承擔(dān),該協(xié)議主要是為了解決匯聚節(jié)點(diǎn)頻繁移動(dòng)情況下的數(shù)據(jù)傳遞問(wèn)題。協(xié)議工作過(guò)程由網(wǎng)格構(gòu)建階段、查詢發(fā)送節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)傳輸3個(gè)階段組成。優(yōu)點(diǎn):1)解決了匯聚節(jié)點(diǎn)頻繁移動(dòng)的問(wèn)題;2)基于地理位置,使得節(jié)點(diǎn)平均通信距離較短。缺點(diǎn):1)在快速移動(dòng)的監(jiān)測(cè)目標(biāo)時(shí),數(shù)據(jù)延遲大,數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性較差;2)數(shù)據(jù)源太多,網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建重復(fù)比較大,開(kāi)銷太大。2.3.3節(jié)點(diǎn)位置和距離閾值LACA(locationawareclusteringalgorithm)是針對(duì)LEACH協(xié)議的缺點(diǎn),提出的一種基于地理位置感知的分簇協(xié)議。該協(xié)議引入角度比和距離比兩個(gè)感知參數(shù),使節(jié)點(diǎn)通過(guò)其所在的位置自主地決定是否作為簇首。主要是計(jì)算出節(jié)點(diǎn)間的距離和連線與水平線之間的夾角,角度、角度比和距離比的計(jì)算公式分別為式中,R為通信距離;Nx和Ny分別為節(jié)點(diǎn)N的橫縱坐標(biāo);Mx和My分別為節(jié)點(diǎn)M的橫縱坐標(biāo)。通過(guò)上述公式,就可以確定節(jié)點(diǎn)偏離理想簇首位置的程度。簇首的選舉主要根據(jù)角度比n和距離比uf064而定,所以,合理設(shè)置角度和距離的閾值是非常重要的,這樣才能構(gòu)建理想的分簇結(jié)構(gòu),保證能量的有效性和網(wǎng)絡(luò)的可靠性。優(yōu)點(diǎn):1)能量有效性高、網(wǎng)絡(luò)壽命長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)能量和負(fù)載均衡性好;2)無(wú)需構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),路由表的建立、維護(hù)和存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):1)協(xié)議有局限性,可擴(kuò)展性較差;2)協(xié)議根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模自適應(yīng)地改變角度比和距離比閾值差。2.3.4節(jié)點(diǎn)間通信優(yōu)化GAF(geographicadaptivefidelity)協(xié)議是根據(jù)地理而選擇路由的算法,所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)GPS定位獲知自己的“位置”,把所有這樣的“位置”連接起來(lái)就形成了一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)中,根據(jù)節(jié)點(diǎn)“位置”是否相同來(lái)決定節(jié)點(diǎn)是否工作。如兩個(gè)節(jié)點(diǎn)“位置”相同,則看作是等價(jià)路由,這樣的節(jié)點(diǎn)只需其中之一工作,剩下的節(jié)點(diǎn)就進(jìn)入到休眠狀態(tài),這樣大大節(jié)約了能量。優(yōu)點(diǎn):1)節(jié)點(diǎn)定位比較準(zhǔn)確,節(jié)能性好;2)無(wú)需建立、維護(hù)和存儲(chǔ)路由表,無(wú)需網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):1)算法只考慮了地理位置的平面關(guān)系,而沒(méi)有考慮實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信與節(jié)點(diǎn)間的距離沒(méi)有關(guān)系的問(wèn)題,因?yàn)?實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是邏輯的而與物理位置無(wú)關(guān);2)硬件要求高,適用性差?？傊?此類協(xié)議的簇首節(jié)點(diǎn)分布合理,路由間通信簡(jiǎn)單,但沒(méi)有考慮到節(jié)點(diǎn)的剩余能量,可能會(huì)存在新當(dāng)選的簇首節(jié)點(diǎn)因能量不夠而無(wú)法勝任數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的情況。還有,簇中的節(jié)點(diǎn)如想工作必須要定位好自身的地理位置,這樣會(huì)增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),所以適用于需要地理信息的應(yīng)用。3當(dāng)前wsn路由協(xié)議性能分析綜上所述,本文總結(jié)、分析了3類目前典型的分簇路由協(xié)議的運(yùn)行機(jī)理、優(yōu)缺點(diǎn)。在已有的算法中,HEED、EBLP、GAF節(jié)能性較好;LEACH、HEED、ERC因采用分布式算法,擴(kuò)展性、能量有效性和收斂性較好,但算法健壯性較差。綜合影響協(xié)議的多個(gè)因素,對(duì)典型的分簇路由協(xié)議進(jìn)行綜合對(duì)比,如表1所示。表中,A為協(xié)議類型;B為簇頭產(chǎn)生速度;C為數(shù)據(jù)融合;D為簇負(fù)載平衡性;E為簇形成速度;F為簇維護(hù)開(kāi)銷;G為健壯性;H為擴(kuò)展性;I為算法節(jié)能性;J為延遲;K為控制方式;“…”表示當(dāng)前該參數(shù)不清楚。從表1中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的WSN路由協(xié)議在節(jié)能、數(shù)據(jù)融合、收斂速度等方面都有很多優(yōu)勢(shì),但僅僅是體現(xiàn)在某一個(gè)