The Sensor network protocol stack
physical layer
考慮節點的通信環境噪聲和節點的移動性，且需要降低能耗，最小化和鄰居節點的廣播衝突，負責數據成幀，幀檢測，媒體訪問控制和差錯控制；
network layer
路由生成和路由選擇
transport layer
數據流的傳輸控制，是保證通信服務質量的重要部分
application layer
根據傳感任務的不同，簡歷不同的應用
power management plane
管理傳感節點如何使用電源，各個協議層都要考慮節省
mobility management plane
監測並註冊傳感器節點的移動，維護到匯聚節點的路由，使節點能夠跟蹤鄰居節點的位置
task management plane
在一個給定的區域內平衡和調度監測任務
路由協議
尋找源節點和目的節點的優化路徑
將數據分組沿着優化路徑正確轉發
網絡的特點 時路由協議設計的重要依據
WSN 網絡業務最大的特點就是 ：具有明顯的方向性
WSN特點：
1.形式多樣的信息報告模式：事件觸發，週期性，基於查詢的，混合模式
不同信息報模式影響路由的觸發機制：
- 事件觸發：節能角度，按需建立路由更恰當
- 週期報告：採用先應式方式建立
- 基於查詢模式：查詢信息本身就可以 輔助建立路由
2.多對一和一對多的業務模式
所以很多路由協議需要建立具有樹狀結構的路由；
此外還有“地域多播”的業務模式
用戶可能對一個地理信息區域內的信息感興趣，因此需要吧查詢和命令發送道該區域內的所有節點。以洪泛方式（注）可以支持這種業務，但是開銷太大；
LBM：基於位置的多播協議
GEAR：基於凸包的地域多播協議
3.數據爲中心的設計理念
WSN可以看作時一個大的數據庫，我們關心的是得到什麼信息了；
該理念對網絡層的一個重要影響就是節點的地址分配和分組轉發的過程；
一般情況下沒有必要爲每一個節點分配全局唯一地址，
特定情況下 節點ID和位置具有一定的綁定關係，用ID代替位置；
從實現多跳通信的角度看，需要在局部標識不同的節點；
原始數據存在一定冗餘，在滿足信息採集的要求前提下，可以在數據轉發過程中對其修改，甚至吧多個分組合併成一個分組，從而降低能耗；
4.動態變化的網絡拓撲
大部分節點不需要移動，造成拓撲結構變化的主要原因時節點的實效和存在不靠譜 非對稱鏈路，再加上有些節點爲了節能，需要對網絡進行休眠和調度，在一定程度上增加網絡拓撲動態性；
5.能量受限，結構簡單
6.密集佈設的大規模網絡；
路由協議關鍵問題分析
1.能量有效性 >>>>>>>>從硬件到軟件都需要考慮的問題
節能：尋找節能路由，減少路由建立和維護的控制開銷，提高路由可靠性
能耗均衡：從空間上調度能量資源，使網絡節點能量均衡消耗；
2.可擴展性
分層路由：
地理路由：
3.數據傳輸可靠性
影響可靠的原因：無線信道的碰撞 + 節點故障路由不可用 + 鏈路不可靠
解決策略：
建立多路徑路由：準備多條路經，其他備份 / 多路徑發送副本
選擇可靠鏈路；
分類
1.基於聚簇的：LEACH，PEGASIS，TEEN
2.基於地理位置：基於地理位置貪心路由，GEM，MAP，LCR
3.以數據爲中心的：DD，Rumor-routing,TTDD
4.能量感知的：GEAR
5.容錯路由：MORE
典型路由分析
Flooding
泛洪路由：源節點把要發送的數據發送給每一個鄰居節點，鄰居節點也進行同樣的操作，直到吧數據發給目的節點或者跳數達到上限或者所有節點都擁有了該數據；
Gossiping
對上改進，節點產生或收到數據隨機轉發給一個或者多個節點，避免內爆；
SPIN
最早的以數據爲中心的自適應路由，
SPIN-PP：發送DATA之前，首先向鄰居節點廣播ADV數據包——>如果收到ADV後有意向接收該DATA，那麼向該節點回應REQ數據包，然後發送節點會向該節點發送DATA；
SPIN-EC：在上基礎上考慮能量，能量低於閥值的不參與；
SPIN-BC：廣播，使所有有效半徑內的節點可以同時完成數據交換，爲防止產生重複的REQ，節點聽到ADV消息後，設置一個隨機定時器來控制REQ的發送，其他節點聽到該請求，主動放棄請求權；
SPIN_RL:對上的完善，考慮如何恢復無線鏈路引入的分組差錯和丟失，如果在確定時間間隔內接收不到請求數據，則發送重傳請求；
MTE
節點選擇距離自己平面距離最近的節點進行路由中轉；當Dab + Dbc < Dac的時候會選擇B作爲中轉；但是靠近Sink節點會一直承擔路由器的角色，節點之間的負載不平衡，靠近sink的節點很快就耗盡子的能量而死亡，縮短了整個網絡的生命週期；
DD定向擴散路由
突出特點時引入了梯度來描述網絡中間節點對該方向繼續搜多獲得匹配數據的可能性；選擇一條增強路徑用於數據傳輸，保持另外一條低速的路徑，當增強路徑故障，可以增強該低速路徑，保證數據傳輸；
–12.19日續
Rumor謠傳路由
核心思想：借鑑歐式平面圖上任意兩條曲線交叉機率很大；
監測到事件，創建一個聲明週期較長的包括事件和源節點信息的數據包，並按照一條或者多跳隨機路徑在網絡中轉發，在收到數據的節點，很據事件和源節點信息建立反向路徑，在次隨機發向鄰居節點；Sink點的查詢請求也沿着一條隨機路徑轉發，當兩條路徑交叉則建立路由，如不交叉，sink點可flooding查詢請求；
GPSR
是一種基於位置的路由協議，網絡節點都知道自身的地理位置信息並被統一編碼，各個節點按照貪心算法儘量沿着直線轉發數據，產生和收到數據的節點按照歐式距離計算最靠近的目的節點的鄰居節點轉發數據，但是由於數據 會達到沒有比該節點更接近目的節點的區域–空洞，導致數據無法正常傳輸，當出現此種情況，空洞周圍的節點能夠探測到，利用右手法則沿着空洞周圍傳輸來解決問題；
優點：避免在節點中建立維護存儲路由表，直接依賴鄰居節點，最近歐式距離，時延小，並且能保證只要連通性不破壞，一定能夠發現可達路由；
不足：當源節點和Sink節點分別集中在兩個區域，通信量不平衡導致部分節點失效，破壞網絡連通性； 需要GPS定位協助計算；
TBF
基於源站和基於位置的路由協議；
與GPSR相比，不是沿着最短路徑傳播
利用參數在數據包頭指定一條連續的傳輸軌道而不是路由序列
利用貪心算法，根據軌道參數和鄰節點位置，計算下一跳；
優：
利用不同軌道參數，很容易實現多路徑傳播，廣播，對特定區域廣播和多播；
源站路由避免在中間節點存儲大量路由信息；
指定軌道而不是節點序列，數據包頭的路由信息不會隨着網路變大而增加，允許網絡拓撲結構變化；
能量感知路由協議
協議主要目的在於 改善DD協議的能耗問題，採用地理位置和數據類型標識節點；
和DD協議都屬於主動路由協議；
Sink節點利用受控的flooding發起建立路由，產生和轉發的路由請求；
節點Ni的所有鄰居節點 測量與Ni通信開銷，以及Ni的剩餘能量；
雖然存在多跳路徑，但只選用一條，有效節省能量，隨機選擇路由平衡通信量；
LEACH
基於聚類路由協議，在WSN中佔重要地位；
LEACH分爲兩個階段：類準備階段和就緒階段；
1.爲了使能耗最小化，就緒階段持續時間要比類準備階段長，類準備階段和就緒階段的持續持劍 總稱爲一輪；
2.類準備階段:LEACH協議隨機選擇一個傳感器節點作爲類頭，隨機性確保類頭和基站之間數據傳輸的高能耗成本均勻的分攤到所有傳感器節點；
3.具體選擇辦法：一個傳感器節點隨機選擇0和1之間的一個值，如果選擇的小於某一個閥值，那麼這個節點成爲類頭節點；
4.在類頭節點選定後，該類頭節點對網絡中所有節點進行廣播，廣播的數據包括該節點成爲類頭節點的信息，一旦傳感器收到廣播，會選擇在接收到的中廣播信號最強的一個類頭節點加入，並向其發送成爲其成員的數據包，類形成後，頭根據TDMA的策略分配信道使用去給類內節點；
5.一旦出於就緒階段，類頭節點開始接收類內各個節點採集的數據，然後進行匯聚，整合後發送給Sink節點，在就緒階段持續一段時間後，網絡又進入另一次的類準備階段；
缺點：
》不適合大範圍應用
》集羣分組方式帶來額外開銷和覆蓋問題；
》僅適用於每個節點在單位時間內需要發送的數據量基本相同，不適合突發數據通信；
TEEN
層次路由協議，利用過濾的方式來減少數據傳輸量
1.採用和TEACH相同的聚簇方式，但是簇頭根據與SInk的距離形成層次結構；
2.然後sink節點通過簇頭向全網節點通告兩個門限值（硬門和軟門）來過濾數據發送；
3.第一次監測到數據超過硬門時，向簇頭髮送，並保存此值SV
4，只有監測數據比硬門大，並且與第一次保存的值差小於軟門，節點才向上報告數據，並將當前這個值更新爲SV
優點：
減少了數據傳輸量；
不足：當某個節點始終無法達到硬門，用戶無接收數據，不適用週期性採樣網絡；
TTDD
層次路由，主要解決網絡中存在多SINK和Sink移動問題
1.當多個節點探測到事件發生，選擇一個節點作爲數據發送的源節點，並以自身的網格交叉點構建一個格狀網絡；