无线网络路由协议比较及无线网络技术发展趋势探究 .

目 录一、绪论3（一）研究背景3（二）研究目的和意义3（三）国内外研究现状41国外研究现状42国内研究现状7二、无线网络概述8（一）无线网络概述81无线网络结构82节点结构9（二）无线网络的特点101大规模网络102自组织网络103动态性网络104节点能源有限115节点通信和计算能力有限11（三）无线网络协议结构111.物理层122.数据链路层123.网络层134.传输层135.应用层协议146能量管理平台157移动管理平台158任务管理平台15三、无线网络的关键技术15（一）路由协议16（二）MAC协议16（三）拓扑控制17（四）定位技术17（五）安全技术18（六）数据融合技术18四、线传感网络路由协议的分类与比较18（一）无线传感网络路由协议18（二）无线传感网络路由协议的分类19（三）典型无线传感网络路由协议的介绍181洪泛协议182定向扩散协议193SPIN协议204GEAR协议205LEACR协议216TEEN协议21五、路由器技术综述22（一）什么是路由. 22（二）路由器的分类.22（三）路由器的功能.22（四）路由器的技术.23六、结语25致 谢25无线网络路由协议比较及无线网络技术发展趋势探究摘要:无线网络是当前新兴的计算机网络应用技术，是目前计算机网络路由领域比较热点的研究对象。本文总结无线网络的发展历史和研究现状,通过分析比较无线网络路由协议,对无线网络各种路由协议性能进行了归纳，最后对无线网络技术发展所面对的挑战以及趋势进行了展望，希望本文能够对无线路由协议的基础理论研究和发展提供一定的帮助。关键词: 无线网络 协议一、绪论（一）研究背景无线网络是一类新型的无基础设施网络，它由众多传感器节点以自组织方式构成。传感器节点能够相互协作地感知、采集和处理网络覆盖区域的对象信息，通过无线通信网络将有用信息发送给远程用户。与传统无线网络相比，传感器节点由于受价格、体积和功耗的限制，节点的计算、存贮和通信能力都十分有限。此外，传感器节点由微型电池供电，能量有限且一般无法补充。随着近几年网络信息技术的迅猛发展，无线网络技术突飞猛进。这项技术的实现和推广被看成是新时代最具发展潜力的信息网络技术。国外先关媒体在评选对未来影响最的技术时，将无线网络技术列在了第一名，足见无线网络技术的重要性和未来强有力的发展势头。因此，越早的开展无线网络研究，就越早的占据的信息技术最前沿，就越早的成为未来无线网络应用的佼佼者。（二）研究目的和意义 无线网络最大的优点就是灵活、方便、快捷，具有很高的经济利用价值和十分广阔的使用前景，在目前的各项网络应用中都能使用，但他在优势将更高的体现在国防军事、农业管理、地区管理以及抢险救灾、危险地区等偏僻、无人、无传统网络的地区。目前无线网络技术以及引起了学术界和工业界的极大关注，各国都投入极大的人力和财力，对无线网络技术进行分析研究，以追求未来更大的无线网络市场更大的发展。目前，无线网络是当今信息领域的研究热点，国内外已有不少这方面的研究报道，但总体而言，该技术的研究还处于起步阶段，许多应用领域还无法实现。但毋庸置疑，无线网络的市场发展潜力非常巨大，值得我们探索和研究的问题还非常多。随着无线网络技术的日趋发展，它必将给未来经济的各个领域带来一次巨大的影响。（三）国内外研究现状1国外研究现状从千年开始，无线网络技术就引起了学术界、军事界和工业界的极大兴趣，吸引了众多网络信息技术领域的研究者的关注，国外对于无线网络技术的研究比国内略早几年。美国和欧洲的许多国家就通过国防部或者国家科研基金组织等多方面的支持开展起来无线网络技术的研究，目前已经取得初步的效果，具体表现在以下方面：（1）学术领域本世纪初，美国国家自认基金委员会就斥巨资在加州大学成立了无线网络技术研究中心，集合了多所大学共同研究开发无限网络技术。研究的目的主要是利用传感器网络对我们的生活的物理世界实现全方位的测试与控制，支持相关基础理论和关键技术的研究。目前，该研究中心已经开发了一个网线网络系统，该系统不依赖于网络拓扑结构的分布式系统技术、支持多应用传感器网络中命名数据和网内数据处理的软件结构、变换初始感知为高级数据流的层次系统结构、传感器网络的时间同步的解决方法、自组织传感器网络的设计问题和解决方法、新的多路径模式等。南加州大学提出了在生疏环境部署移动传感器的方法、传感器网络监视结构及其聚集函数计算方法、节省能源的计算聚集的树构造算法等。斯坦福大学提出了在传感器网络中事件跟踪和传感器资源管理的对偶空间方法以及由无网连接的传感器和控制器构成的闭环控制系统的框架。麻省理工学院开始研究超低能源无线网络的问题，试图解决超低能源无线传感器系统的方法学和技术问题。（图1）图1 无线网络技术在学术领域的应用（2）军事领域毫无疑问，网络信息技术已经推动了现代军事战争的变革。因此，新的无线网络技术将为现代军事技术提供新的技术支持，或者说，无线网络技术将给现代军事带来第二次信息技术革命。也就是说，占有了无线网络技术就决定了未来战争的走势，决定了决战双方谁在信息的获取、传输、处理上占据优势。谁掌握了更先进、更成熟的无线网络技术谁就占据了战争的主动权。这也是无线网络技术与传统网络技术相比最大的优势所在，无线网络技术将能在多种场合满足军事信息获取的实时性、准确性、全面性等方面需求。无线网络技术可以实现有效的战事监控，能在第一时间得之敌我双方的实力，能在第一时间有效的对敌方目标进行打击，能在第一时间传达前方的事态并做出周全的部署和安排，这一点就能充分满足现代战争作战力量“知己知彼”的要求。目前，无线网络在军事中应用最典型设想是，用飞行器将大量微传感器结点散布在战场的广阔地域，这些结点自组成网，将战场信息边收集、边传输、边融合，为各参战单位提供可靠的情报服务。美国通过对无线网络技术的研究后，就提出了“灵巧传感器网络通信”计划。其基本思想是:在战场上布设大量的微小的具有无线通信功能的传感器模块，监视敌军的动向，通过自组织的无线网络把重要的信息传送到数据融合中心，将大量的信息集成一幅战场全景图。当参战人员需要时可分发给他们，使其对战场态势的感知能力大大加强。美国军方最近还确立了“战场环境侦察与监视系统”项目。该系统能够将战场的信息准确、直观的描述出来，比如作战中部队将遇到的特殊地形地貌，登录作战时对方的火力设置、丛林作战时地面的坚硬程度以及空降作战时作战地点的气候条件等等，转化成有效的信息数据供作战部队使用，为各作战部队联合打击目标提供了“数字化”的信息，这无疑是现代军事战争中情报侦察领域的一次技术飞跃。另外，美国海军最近也在开发“传感器组网系统”研究项目。传感器组网系统的核心是一套实时数据库管理系统。利用现有的通信机制对从战术级到战略级的传感器信息进行管理，而管理工作只需通过一台专用的商用便携机即可，不需要其他专用设备。该系统以现有的带宽进行通信，并可协调来自地面和空中监视传感器以及太空监视设备的信息，该系统可以部署到各级指挥单位。（图2）图2 无线网络技术在军事中的应用（3）民用领域美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”。该技术利用无线网络试图组建一个更高效的地面管理系统，对证个交通实时、准确、高效的进行管理。该系统目前已开展的研究包括：堵车最佳路线提醒，前后车辆车距保持，避让行人，车辆遇险自动报警等方面。英特尔也在新世纪初期开展了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”。计划宣称：英特尔将致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探查等领域的应用。实现该计划需要三个阶段：即物理阶段、实现阶段和应用阶段。物理阶段主要开发集成感知、计算和通信功能的超微型传感器；实现阶段将在实际商务中使用来自传感器网络的感知数据；应用阶段将应用传感器网络于预防医学、环境监测及灾害对策等领域。加州大学伯克利分校计算机系利用无线网络技术监控海岛生态环境。该应用项目已从2002你开展，目前该项目的研究人员在检测地点成功设置了油43个43个无线传感器节点组成的无线网络系统，该项目的研究人员已经开始对该地区的动物进行了长达8年的监控，得出了大量的动物生长、繁殖的第一手资料。该项目的成功开展，充分证明无线网络在这样的应用环境中有非常明显的优势，能够在减少人力、物理投入的情况下开展比原来更将具体的研究活动，并且还不会破坏研究地区的生态环境，也不会干扰观察动物生活习惯。（图3）图3 无线网络技术在民用领域的应用2国内研究现状我国开展无线网络技术的研究虽然比欧美国家略晚，但随着近几年国内信息网络技术技术的完善，国内对无线网络技术的研究进步也非常快。目前，已经有多所高校和科研院所对无线网络技术开展了广泛的研究。中科院上海微系统与信息技术研究所已经通过系统集成的方式完成了一些终端节点和机站的研发；中科院电子技术研究所和沈阳自动化所也分别从传感器技术和控制技术两种角度入手，它们专注于传感或控制执行部分；浙江大学现代控制工程研究所成立了“无线网络控制实验室”，联合相关单位专门从事面向传感器网络的分布自治系统关键技术及协调控制理论方面的研究；山东省科学院也看到了无线网络这一极具前景的领域，并且于2004年10月正式启动了关于无线网络节点操作系统的研究；另外中科院软件所、中科院自动化所、国防科技大学、清华大学，中国科学技术大学、哈尔滨工业大学、北京邮电大学、山东大学、东南大学等单位也都在开展无线网络技术的研究。二、无线网络概述（一）无线网络概述1无线网络结构无线网络由就是由大量的能与物理环境进行交互，同时具有数据处理功能和无线通信功能的传感器节点构成的自组织无线网络，其典型的体系结构如图4所示。大量的传感器节点散布在指定的检测区域内，进行网络自组织，一方面作为数据包的发起者负责采集周围环境的信息数据（如温度、湿度等），通过无线网络直接或间接将数据传送给数据终端；另一方面作为数据包的转发者负责接收其邻节点的数据，并将其转发给邻节点或者直接转发到基站或网关节点。Sink节点可以使用多种方式与外部网络通信，如Internet、卫星或移动通信网络等，将数据发送到观察站。大规模的应用可能使用多个sink节点。图4 无线网络体系结构传感器节点通常是个微型的嵌入式系统，它本身几乎没有处理、储存和分析数据的能力，并且它本身只能通过有限的电池供应他日常的使用，传感器节点同城储存能力非常有限。每个节点都具有传统网络节点的终端和路由器双重功能，也就是说，每个节点除了进行信息收集、处理功能以外，还要进行一定的管理和兼容处理，这样才能与其他的节点共同协作，完成特定的任务。SINK点最主要的功能是连接传感器网络与Internet等外部网络，实现二种网络协议之间通信协议