مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

پروتکل های مسیریابی بسته به عملکرد شان می توانند به چند دسته ی زیر طبقه بندی شوند:

1. مبتنی برچند مسیره (multipath-based)
2. مبتنی بر پرسجو(query-based)
3. مبتنی بر کیفیت سرویس(QoS-based)
4. مبتنی بر مذاکره(negotiation-based)
5. مبتنی بر انسجام(coherent-based)

در این بخش پروتکل های مسیریابی را با قابلیت های مختلف مسیریابی بررسی می کنیم. لازم به ذکر است که برخی از این پروتکل ممکن است از یک یا بیشتر دسته های مسیریابی خارج شوند.

پروتکل های مسیریابی چند مسیره (Multipath):

در این بخش ما پروتکل های مسیریابی را که از مسیرهای متعدد بجای یک مسیر واحد به منظور افزایش عملکرد شبکه استفاده می کنند، را مورد بررسی قرار می دهیم. تحمل پذیری خطا(انعطاف پذیری) یک پروتکل (با این احتمال که وقتی یک مسیر با شکست مواجه شد، یک مسیر بین منبع و مقصد وجود دارد) اندازه گیری شد. با حفظ چند مسیر بین منبع و مقصد، هزینه ی مصرف انرژی و ایجاد ترافیک می تواند افزایش یابد. این مسیر جایگزین با ارسال متناوب پیام، روشن(زنده) نگه داشته می شود. از اینرو، قابلیت اطمینان شبکه با وجود هزینه ی سربار افزایش یافته، در حفظ مسیر جایگزین می توان افزایش داد.
نویسندگان در مقالات الگوریتمی پیشنهاد کردند که داده را از طریق مسیری که گره ها بیشترین انرژی باقیمانده را دارند، حرکت دهند. هرزمان که مسیر بهتری کشف شد، این مسیر تغییر می کند. مسیر اولیه تا زمانیکه انرژی ان کمتر از انرژی مسیر پشتیبان باشد استفاده خواهد شد. با استفاده از این روش، گره ها در مسیر اولیه با استفاده ی مستمر از همان مسیر، انرژی منابع خود را تخلیه نخواهند کرد، از اینرو طول عمر آن بیشتر می شود. اما، هزینه ی تغییر مسیر در این مقاله اندازه گیری نخواهد شد. نویسندگان پیشنهاد کردند که گاهی اوقات از مجموعه ای از مسیرهای بهینه برای افزایش طول عمر شبکه استفاده کنید. این مسیرها به وسیله ی یک سری احتمال انتخاب می شوند که به این بستگی دارد که هر مسیر چگونه مصرف انرژی کم است. مسیر با بیشترین انرژی باقی مانده زمانی که برای مسیردهی داده در یک شبکه استفاده می شود ممکن است انرژی گران قیمت باشد. بنابراین یک سبک سنگین کردن بین حداقل رساندن کل انرژی مصرفی و انرژی باقیمانده در شبکه وجود دارد. نویسندگان الگوریتمی پیشنهاد کردند که درآن به منظور انتخاب یک مسیر با بهره وری انرژی بالاتر انرژی باقیمانده ی مسیر کمی کمتر شده است.
مسیریابی چند مسیره به منشور افزایش قابلیت اطمینان شبکه ی WSN مورد استفاده قرار گرفت. طرح پیشنهادی برای تحویل داده درمحیط های غیرقابل اعتماد بسیار مفید است. این واضح است که قابلیت اعتماد شبکه می تواند با ارائه ی چندین مسیر از منبع به مقصد و ارسال بسته های مشابه در هر مسیرافزایش یابد. با این حال، با استفاده از این روش،
ترافیک به صورت قابل توجهی افزایش خواهد یافت. از اینرو یک سبک سنگین کردن بین میزان ترافیک و قابلیت اطمینان شبکه وجود دارد. این سبک سنگین کردن از یک تابع افزونگی استفاده می کند که به درجه ی چند میسره و احتمال شکست مسیرهای در دسترس وابسته است. ایده آن تقسیم بسته های داده ی اصلی به زیر بسته و سپس ارسال هر زیر بسته از طریق یکی از چند مسیر در دسترس است. حتی اگر برخی از زیر بسته ها از دست بروند، می توان آن را یافت و پیام اصلی هنوز می تواند بازسازی شود. برطبق این الگوریتم، این فهمیده شده که برای حداکثر احتمال خرابی گره، با استفاده از یک درجه ی چند مسیره بالاتر از یک مقدار مطلوب خاص، احتمال شکست را افزایش خواهد داد.
انتشار مستقیم کاندیدای مناسبی برای مسیریابی چندمسیره قدرتمند و تحویل است. براساس الگوی انتشار مستقیم، یک طرح مسیریابی چند مسیره که چندین مسیر نیمه گسسته را پیدا می کند(مسیر جایگزین شده گره های نیمه گسسته نیستند یعنی مسیرها تا حدی همپوشانی دارند). این فهمیده شده که استفاده از مسیریابی چند مسیره یک جایگزین مناسب برای بازیابی بهره وری انرژی از معیوبها در WSN را ارئه می کند. انگیزه برای استفاده ی این مسیرهای به هم تابیده، پایین نگهداشتن هزینه ی حفظ چند مسیر است. هزینه های مسیر جایگزین قابل مقایسه با مسیر اولیه هستند زیرا آنها تمایل دارند که به مسیر اصلی بسیار نزدیک باشند.

مسیریابی مبتنی بر جستجو:

در این نوع از مسیریابی، گره ی مقصد برای داده(عمل حسگری) از یک گره در شبکه یک پرسجو منتشر می کند و یک گره با این داده، داده ای را می فرستد که پرسجو را به گره ای که پرسجو را آغاز می کند، مطابقت می دهد. معمولا این پرسجو ها در زبان طبیعی یا زبان پرسجوی سطح بالا توصیف شده اند. برای مثال، مشتری(کلاینت) C1 ممکن است یک پرسجو به گره ی N1 ارائه کند و بپرسد: آیا وسیله ی نقلیه ی متحرک در ناحیه ی منطقه ی جنگی 1 وجود دارد؟ تمام گره ها دارای جدولی که شامل پرسجوهای دریافتی وظیفه ی حسگری هستند و زمانیکه آنها آنرا دریافت کرده اند ، داده ای که این وظایف را مطابقت می دهد را ارسال می کنند. انتشار مستقیم ، قبلا یک نمونه از این نوع مسیریابی را شرح داده است. در انتشار مستقیم، گره های BS پیام interest را به سنسور می فرستد. هنگامیکه interest از طریق سنسور شبکه منتشر می شود، گرادیانها از مبدا به BS تنظیم می شوند. زمانیکه مبدا داده برای interest دارد، آنرا را در طول مسیر گرادیان interest می فرستد. برای مصرف انرژی کمتر، جمع آوری داده در مسیر انجام می شود.
پروتکل مسیریابی شایعه پراکنی از مجموعه ای از agent های(عامل) با طول عمر بالا برای ایجاد مسیرهایی در جهت رویدادهایی که رخ می دهد استفاده می کند. هرگاه یک agent از مسیری عبور کند که منجر به یک رویداد می شود که هنوز رخ نداده، مسیری ایجاد می کند که رویداد در آن رخ دهد. وقتی که agent به مسیرهای کوتاهتر یا مسیرهای کاراتر می رسد، آنها مسیرها را در جدول مسیریابی بهینه می سازند. هر گره لیستی از همسایگان خود و جدول رویداد را نگهداری می کند که هر زمان که رویداد جدیدی رخ می دهد آن را بروزرسانی می کند. هر گره می تواند یک agent به روش احتمالاتی تولید کند. هر agent شامل یک جدول وقایع است که با هر گره ای که آن را ملاقات می کند هماهنگ شده. طول عمر یک Agent تعداد گام های خاصی است و بعد از آن از بین می رود. یک گره پرسجو را ایجاد نمی کند مگر اینکه یک مسیر به رویداد مورد نیاز را پیدا کند. اگر هیچ مسیری وجود نداشت، گره یک پرسجو در مسیر تصادفی منتقل می کند. سپس اگر پرسجو به مقصد برسد، گره برای مدت زمان خاصی منتظر می ماند تا بفهمد، بعد از آن اگر هیچ پاسخی از مقصد نرسد، گره در شبکه غرق می شود.

مسیریابی مبتنی بر مذاکره:

این پروتکل به منظور رفع انتقال داده ی اضافی از طریق مذاکره، از توصیفگرهای داده سطح بالا استفاده می کند. تصمیمات مربوط به ارتباطات بر اساس منابع موجود برای آنها اتخاذ می گردد. پروتکل های خانواده ی SPIN قبلا بحث شده و پروتکل های نمونه هایی از پروتکل های مسیریابی مبتنی بر مذاکره هستند. انگیزه این است که استفاده از روش سیل آسا برای ارسال داده از درون انفجاری تولید خواهد کرد و بین ارسال داده همپوشانی ایجاد خواهد شد، بنابراین گره ها نسخه های تکراری از داده های مشابه دریافت خواهند کرد. این عملیات انرژی بیشتری مصرف می کند و پردازش با ارسال داده ی مشابه توسط سنسورهای مختلف بیشتر می شود. پروتکل های SPIN برای ارسال داده یک سنسور به همه ی سنسورهای دیگر طراحی شد، با فرض اینکه به طور بالقوه این سنسورها BS هستند. ازاینرو، ایده ی اصلی مسریابی مبتنی بر مذاکره در WSN ها توقیف کردن داده های تکراری و جلوگیری از ارسال داده های اضافی به سنسور بعدی یا BS می باشد(که این کاراز طریق انجام یک سری از پیام های مذاکره قبل از اینکه انتقال داده های واقعی آغاز شود، انجام می شود).

مسیریابی مبتنی بر کیفیت سرویس(QoS):

در پروتکل های مسیریابی مبتنی بر کیفیت سرویس، شبکه باید بین مصرف انرژی و کیفیت داده ها تعادل برقرار کند. به خصوص، شبکه باید معیارهای خاص QoS ( تاخیر،انرژی،پهنای باند و غیره) را هنگام تحویل داده به BS برآورده کند.
مسیریابی SAR(مسیریابی واگذاری متوالی) یکی از اولین پروتکلهای مسیریابی برای WSNها است که برای معرفی مفهوم QoS در تصمیم گیری مسیریابی است. یک تصمیم مسیریابی در SAR وابسته به سه فاکتور است: منابع انرژی، QoS(کیفیت سرویس) هر مسیر، و سطح اولویت هر بسته. برای جلوگیری مسیر مجزا، یک رویکرد چند مسیره و طرح های ترمیم موضعی مسیر استفاده می کند. برای ایجاد چندین مسیر از یک گره ی منبع، یک درخت ریشه دار در گره ی منبع به سمت گره ی مقصد (به عنوان مثال BS ها) ساخته می شود. مسیرهای درخت با اجتناب از گره های با انرژی پایین و یا تضمین QoS ایجاد می شود. در پایان این فرآیند، هر گره ی سنسوری باید بخشی از درخت چندمسیره خواهد بود. به این ترتیب، SAR یک پروتکل چند مسیره جدول محور است که هدف آن دستیابی به بهره وری انرژی و تحمل پذیری خطا می باشد. در واقع، SAR یک معیار QoS وزنی را محاسبه می کند مانند حاصلضرب معیار QoS افزایشی و یک ضریب وزنی همراه با سطح اولویت بسته. هدف از SAR به حداقل رساندن متوسط معیار QoS وزنی در تمام طول عمر شبکه می باشد . اگر به دلیل نقص(شکست) گره توپولوژی تغییر کند، لازم است دوباره مسیر محاسبه شود. به عنوان یک اقدام پیشگیرانه، یک محاسبه ی مجدد مسیر به طور متناوب توسط BS برای هرگونه تغییر در توپولوژی راه اندازی شود. روش دست تکانی(handshake) بر اساس یک طرح ترمیم محلی بین گره های همسایه برای بازیابی(ریکاوری) از یک نقص استفاده می شود. بازیابی شکست از طریق به اجرا درآوردن سازگاری جدول مسیریابی بین گره های بالا دستی و گره های پایین دستی در هر مسیر انجام می شود. نتایج شبیه سازی نشان داد که SAR یک الگوریتم با مصرف انرژی کمتری از حداقل انرژی پیشنهاد می کند، که فقط به مصرف انرژی هر بسته بدون در نظرگرفتن اولویت آن تمرکز می کند. SAR مسیرهای چندگانه از گره ها به BS را حفظ می کند. اگر چه این موضوع تحمل خطا و بازیابی آسان را تضمین می کند، اما این پروتکل از سربار ناشی از حفظ جداول و وضعیت هر گره ی سنسوری رنج می برد، بویژه زمانیکه تعداد گره ها زیاد باشد.
پروتکل مسیریابی QoS دیگر برای WSNها که تضمین های end-to-end بلادرنگ را فراهم کرده. این پروتکل نیاز دارد که هر گره اطلاعات در مورد همسایگان خود را حفظ کند و از ارسال جغرافیایی برای پیداکردن مسیر استفاده کند. علاوه براین SPEED سعی می کند که از سرعت هر بسته در شبکه مطمئن شود به طوریکه هر اپلیکیشن می تواند تاخیر انتها به انتها(end-to-end) برای هربسته را برآورد کند. این کار را از طریق تقسیم فاصله تا BS به سرعت بسته قبل از اینکه یک تصمیم در مورد پذیرش اتخاذ کند، انجام می دهد. علاوه براین، SPEED زمانیکه شبکه متراکم است می تواند از ازدحام جلوگیری کند. ماژول مسیریابی در SPEED ، SNFG نامیده می شود و با چهار ماژول دیگر در لایه ی شبکه کار می کند. برآورد تاخیر در هر گره اساسا بوسیله ی محاسبه ی زمان سپری شده قبل از اینکه یک ACK از یک گره ی همسایه (به عنوان یک پاسخ به بسته ی منتقل شده) دریافت شود، انجام می شود. با نگاه کردن به مقادیر تاخیر، SNGF گره ای را انتخاب می کند که سرعت لازمه را داشته باشد. اگر این کار با شکست مواجه شد، نسبت تقویت(relay ratio) گره چک می شود، این نسبت بوسیله ی نگاه کردن به نسبت های خطا(miss ratios) محاسبه می شود و به ماژول SNGF ارسال می شود. هنگامیکه SPEED را با DSR و AOVD مقایسه می کنیم، می فهمیم که SPEED از لحاظ زمان تاخیر end-to-end و نسبت های خطا(miss ratios) بهتر عمل می کند. علاوه براین انرژی انتقال کل به دلیل ساه سازی الگوریتم مسیریابی کاهش می یابد ؛ همچنین سربار کنترل بسته ها کمتر است. با این وجود، SPEED هیچ معیار انرژی دیگری در پروتکل مسیریابی خود در نظر نگرفته است. بنابراین برای درک واقعی میزان مصرف انرژی این پروتکل، لازم است تا آن را با یک پروتکل مسیریابی آگاه از انرژی(energy-aware) مقایسه کنیم.

پردازش منسجم و غیر منسجم:

پردازش داده یک جز اصلی در عملیات مربوط به شبکه های سنسوری بیسیم است. از اینرو روش های مسیریابی از تکنیک های پردازش داده ی مختلف استفاده می کند. عموما، گره های سنسوری با همدیگر در پردازش داده های مختلف غرق شده در شبکه همکاری می کنند. دو نمونه از تکنیک های پردازش داده در WSN عبارتند از مسیریابی مبتنی بر پردازش داده ی منسجم و غیر منسجم. در پردازش داده ی غیر منسجم، گره ها به صورت محلی، داده را پیش از ارسال به گره ی دیگر پردازش می کنند. و آنها را برای پردازش بعدی آماده می کنند. گره هایی که پردازش بعدی را انجام می دهند، جمع کننده(aggregator) نامیده می شوند. در مسیریابی منسجم، داده ها بعد از یک پردازش حداقل، به جمع کننده ها ارسال می شوند. پردازش حداقل به طور معمول شامل برچسب زنی زمانی و توقیف تکراری ها می باشد. برای اجرای مسیریابی بهره ور انرژی(energy-efficient) ، پردازش منسجم به طور معمول انتخاب می شود. عملکرد روش غیر منسجم بار ترافیکی نسبتا پایینی دارد. به عبارت دیگر، از آنجایی که پردازش منسجم جریان داده ی طولانی ای ایجاد می کند، بازده انرژی باید با یک روش بهینه سازی شود. در پردازش غیر منسجم، در سه فاز انجام می شود:

• تشخیص هدف، جمع آوری داده و پردازش
• اعلان عضویت
• انتخابات گره ی مرکزی

در فاز 1، یک هدف شناسایی می شود، و آن هدف جمع آوری داده و پیش پردازش است. هنگامی که یک گره تصمیم می گیرد تا در یک عملکرد مشارکتی شرکت کند، این گره وارد فاز دوم می شود و این مسئله را به تمام گره های همسایه اطلاع می دهد. این کار باید تا حد ممکن زود انجام شود به نحوی که هر سنسور یک آگاهی محلی از توپولوژی شبکه پیدا کند. فاز سوم انتخاب گره ی مرکزی است. بدلیل اینکه گره ی مرکزی به منظور انجام پردازش های پیچیده تر اطلاعاتی، انتخاب می شود، این گره باید مقدار انرژی و ظرفیت محاسباتی کافی داشته باشد. الگوریتم های برنده ی تکی و چندگانه به ترتیب برای پردازش غیر منسجم و منسجم پیشنهاد شده است. در الگوریتم برنده ی تکی (SWE)، یک گره ی جمع کننده برای پردازش پیچیده انتخاب می شود. انتخاب یک گره براساس منابع انرژی و ظرفیت محاسباتی آن گره انجام می شود. با اتمام پردازش SWE ، یک درخت پوشای با حداقل تعدادگام به طور کامل شبکه را پوشش خواهد داد. در الگوریتم برنده ی چندگانه(MWE)، یک بسط ساده از SWE پیشنهاد شده است. وقتی تمام گره ها منبع باشند و داده های خود را به گره ی جمع کننده ی مرکزی ارسال کنند، مقدار زیادی از انرژی مصرف خواهد شد، ازاینرو این فرایند هزینه بر است. یک راه برای کاهش مصرف انرژی محدود کردن تعداد منابعی است که می توانند داده را به گره ی جمع کننده مرکزی ارسال کنند. بجای نگهداری یک رکورد از تنها بهترین گره ی کاندیدا، هر گره یک رکورد از حداکثر n گره از ان کاندیدا ها نگه می دارد. در پردازش MWE ، هر سنسور در شبکه گروهی از مسیر های با انرژی مینیمم را به سمت هر گره ی منبع(SN) دارد. بعد از آن SWE برای پیدا کردن گره ای مورد استفاده قرار می گیرد که موجب مصرف حداقل انرژی می شود. سپس این گره می تواند به عنوان گره ی مرکزی در خدمت پردازش منسجم باشد. به طور کلی، پردازش MWE ، زمان تاخیر طولانی تر، سربار بیشتر ، مقیاس پذیری پایین تر نسبت به شبکه های پردازش غیر منسجم دارد.
ما مشاهده کردیم که برخی پروتکل های ترکیبی وجود دارد که تحت بیش از یک گروه تجهیز می شوند. ما نتایج اخیر در مورد مسیر یابی داده ها در WSN ها را در جدول بخش قبل خلاصه کرده ایم. این جدول تفاوت پروتکل های مسیریابی را در گروه بندی های مختلف نشان می دهد و همچنین روش های مسیریابی مختلف را با توجه به معیار های مختلف مقایسه می کند.

مسیریابی در WSNها: جهت گیری های آینده

چشم انداز آینده در مورد WSNها، استفاده متعدد از آنها در وسایل توزیعی برای نظارت ، تعامل با پدیده های جهان فیزیکی ، بهره برداری فضایی ، حسگری تراکم زمانی و تحریک قابلیتهای این وسایل حسگری می باشد. این گره ها به صورت داخلی هماهنگ می شوند تا بدین صورت شبکه ای را ایجاد کنند که می تواند وظایف سطح بالاتر را اجرا کند.
اگرچه تاکنون تلاش های گسترده ای برای حل مشکلات مسیریابی در WSNها انجام گرفت، هنوز هم برخی چالش ها وجود دارد که با راه حل های موثر مربوط به مشکلات مسیریابی مقابله می کند. اول اینکه، اتصال محکمی میان گره های سنسوری و جهان فیزیکی وجود دارد. سنسورها در مکان ها یا سیستم های بدون مراقبت(متصدی) جاسازی شده اند. این مسئله برای کاربرد های سنتی اینتر نت، PDA و کاربرد های متحرک متفاوت است که در این کاربرد ها کاربران به صورت مستقیم با سیستم در ارتباط اند. دوم اینکه، سنسورها به وسیله ی ردپای کوچکی شناسایی می شوند و همچنین گره ها محدودیت های انرژی زیادی دارند زیرا آنها مجهز به منابع انرژی محدود و کوچکی هستند. همچنین این مسئله در منابع ثابت سنتی اما قابل استفاده ی مجدد متفاوت است. سوم اینکه، ارتباطات مصرف کننده ی اصلی انرژی در این محیط می باشند. در واقع ارسال یک بیت در فاصله ای بیش از 10 یا 100 متر، انرژی معادلی برابر با هزاران تا میلیون ها عملیات را مصرف می کند (این مصرف انرژی به عنوان افت انرژی و با نماد R4 نشان داده می شود).
اگر چه عملکرد این پروتکل ها از نظر بهره وری انرژی امید بخش است، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است تا موضوعاتی مانند QoS مطرح شده بوسیله ی سنسورهای ویدئویی و تصویربرداری و اپلیکشن های بلادرنگ را رسیدگی کند. مسیریابی آگاه از انرژی QoS در شبکه های سنسوری، این اطمینان را حاصل می کنند که پهنای باند (تأخیر) تضمین شده ای در مدت ارتباط ایجاد می شود و همچنین از مسیر با بهره وری انرژی بیشتر استفاده شده است. یکی دیگر از موضوعات مورد علاقه برای پروتکل های مسیریابی، الزامات مربوط به حرکت گره ها می باشد. بیشتر پروتکل های کنونی فرض می کنند که گره های سنسوری و BS ثابت هستند. به هر حال، وضعیت هایی ممکن است ایجاد شود که در آنها BS و سنسورها مجبور به حرکت کردن، هستند مانند محیط های جنگی. در چنین مواردی، به روز رسانی مکرر موقعیت گره فرماندهی و گره های سنسوری و انتشار اطلاعات از طریق شبکه، ممکن است بیش از حد انرژی گره ها را تخلیه کند. الگوریتم های مسیریابی جدیدی به منظور رسیدگی سربار تحرک و تغییرات توپولوژی در محیط با انرژی محدود، مورد نیاز است. رویه های آینده در روش های مسیریابی در WSN ها، بر روی جهات مختلفی تمرکز می کنند. تمام این رویه ها، دارای هدف مشترکی هستند. این هدف طولانی کردن عمر شبکه می باشد. ما برخی از این جهت گیری ها و برخی از مراجع مربوطه را در زیر خلاصه کرده ایم:

• بهره برداری از افزونگی: به طور معمول، تعداد زیادی از گره های سنسوری در داخل یا کنار پدیده های مختلف قرار می گیرند. از آنجایی که گره های سنسوری مستعد ابتلا به شکست هستند، روش های تحمل خطا به منظور حفظ عملکرد و کارایی سیستم، مورد استفاده قرار می گیرند. روش های مسیریابی که به طور صریح از روش های تحمل خطا در شیوه های مؤثر استفاده می کنند، هنوز تحت بررسی هستند.
• معماری لایه (ترکیبی از شکل یا فاکتورهای انرژی): مسیریابی سلسله مراتبی روش قدیمی است است که بوسیله ی آن، مقیاس پذیری و بهره وری افزایش می یابد. به هرحال، روش های جدید برای خوشه بندی شبکه که موجب ماکزیمم شدن طول عمر شبکه می شود، نیز یکی از مباحث داغ در تحقیقات مربوط به WSN ها می باشد.
• بهره برداری تنوع فضایی و تراکم سنسورها یا گره های محرک : گره ها ناحیه ی مربوط به شبکه را پوشش می دهند که این شبکه ممکن است به اندازه ی کافی بزرگ باشد تا بدین صورت، ارتباط فضایی میان گره های سنسوری مهیا گردد. دستیابی به ارتباطات با مصرف انرژی پایین در این محیط با تراکم بالا، نیازمند بررسی های بیشتر می باشد. گسترش متراکم گره های سنسوری باید به شبکه اجازه دهد تا با محیط های غیر قابل پیش بینی منطبق شود.
• دستیابی به رفتار عمومی مناسب با الگوریتم های محلی (یعنی اتکا نکردن به فعل و انفعال یا اطلاعات سراسری): به هرحال، در محیط پویا، این مسئله به سختی مدل سازی می شود.
• پردازش داده های اهرمی در داخل شبکه و بهره برداری از محاسبات در نزدیکی منابع داده به منظور کاهش میزان ارتباطات (یعنی انجام پردازش توزیع شده ی درون شبکه ای): WSN ها در اطراف نامگذاری داده ها سازمان دهی شده نه مشخصات گره ها. به دلیل اینکه ما دارای مجموعه های بزرگی از المان های توزیع شده هستیم، الگوریتم های محلی مورد نیاز هستند که بوسیله ی آنها خواص سیستم گسترده به منظور پردازش محلی داده ها پیش از ارسال آنها به مقصد، ایجاد می شوند. گره ها در شبکه داده های نامگذاری شده را ذخیره سازی خواهند کرد و آن را برای پردازش در دسترس قرار می دهند. نیاز قابل توجهی برای ایجاد نقاط پردازش مؤثر در شبکه، وجود دارد (به عنوان مثال، توقیف موارد تکراری، جمع آوری و همبستگی داده). چگونگی پیدا کردن این نقاط مؤثر و بهینه، هنوز جزء مسائلی است که باید تحقیق گردد.
• هماهنگ سازی زمان و مکان: روش های با صرفه جویی مصرف انرژی برای هماهنگ سازی زمانی و فضایی با داده ها، به منظور پشتیبانی از پردازش مشترک، نیز مورد نیاز است.
• محلی کردن: گره های سنسوری به طور تصادفی در زیرساختهای برنامه ریزی نشده، مستقر شده اند. مشکل تخمین مختصات فضایی گره به عنوان محلی کردن، نامیده می شود.
• GPS نمی تواند در WSN ها مورد استفاده قرار گیرد زیرا GPS تنها در بخش های سرباز کار می کند و در حضور موانع، کار نمی کند. علاوه بر این، رسیورهای GPS، گران قیمت هستند و برای ساخت گره های سنسوری ارزان قیمت کوچک، مناسب نمی باشند. از این رو، نیاز است تا سایر روش ها برای ایجاد سیستم هماهنگی بدون تکیه بر زیرساخت های کنونی، ایجاد شود. امروزه، بیشتر روش های محلی کردن پیشنهاد شده، به روش های trilateration و multilateration بازگشتی وابسته هستند. این روش ها دارای دقت لازمه در WSN ها نیستند.
• خود پیکربندی و پیکربندی مجدد برای افزایش طول عمر سیستم های بدون متصدی در محیط های پویا و با محدودیت انرژی، ضروری هستند. این مسئله برای حفظ شبکه و ادامه ی کار آن، مهم است. وقتی گره از بین می روند و شبکه را ترک می کنند، مکانیزم به روزرسانی و پیکربندی مجدد، باید انجام شود. یکی از ویژگی هایی که در پروتکل های مسیریابی از اهمیت بالایی برخوردار است، تطابق سریع با تغییرات توپولوژی و حفظ عملکرد شبکه می باش.
• مسیریابی امن: پروتکل های مسیریابی فعلی برای قابلیت های محدود گره ها و بر اساس ماهیت یک کاربرد خاص برای شبکه، بهینه سازی شده اند؛ اما امنیت در نظر گرفته نشده است. اگر چه این پروتکل ها با امنیت (به عنوان یک هدف) طراحی نشده اند، این مهم است که ویژگی های امنیت در آنها آنالیز شود. یک جنبه ی دیگر از شبکه های سنسوری که طراحی پروتکل های مسریابی ایمن را پیچیده می کند، تجمع درون شبکه ای است. در WSN ها، پردازش های درون شبکه ای، گسترش مکانیزم های امنیت end-to-end را سخت تر می کند زیرا گره های میانی نیاز به دستیابی مستقیم به محتویات پیام ها دارند (به عنوان مثال.

تحقیقات آینده برای پروتکل های مسیریابی، شامل ادغام شبکه های سنسوری با شبکه های سیمی استک (یعنی اینترنت). بیشتر برنامه های مربوط به امنیت و نظارت بر محیط نیازمند جمع آوری داده از گره های سنسوری هستند که به سرور منتقل می شوند به طوری که، آنالیز های بیشتری می تواند بر روی این مسئله انجام شود. به عبارت دیگر، درخواست های کاربر باید از طریق اینترنت به BS ارسال گردد. از آنجایی که نیازمندی های مربوط به مسیریابی هر محیط مختلف است، تحقیقات بیشتری برای بررسی این نوع وضعیت ها، لازم است.

نتیجه گیری

مسیریابی در شبکه های سنسوری یک زمینه ی جدید از تحقیقات است. این زمینه دارای نتایج تحقیقاتی با رشد محدود ولی سریع می باشد. در این مقاله، ما یک بررسی کامل بر روی روش های مسیریابی در WSN ها، انجام دادیم. در همه ی مقالات منتشر شده در این زمینه، هدف مشترک، افزایش طول عمر شبکه ی سنسوری است در حالی که تحویل داده ها به خطر نیفتد.
در کل، روش های مسیریابی بر اساس ساختار شبکه طبقه بندی می شوند: پروتکل های مسیریابی مسطح، سلسله مراتبی و مبتنی بر مکان. علاو ه بر این، این پروتکل ها به تکنیک های مسیریابی چند مسیره، مبتنی بر پرس وجو، مبتنی بر مذاکره و مبتنی بر QoS طبقه بندی می شوند (بر اساس عملکرد پروتکل). ما همچنین سبک سنگین کردن های بین صرفه جویی در مصرف انرژی و سربارهای ارتباطی را در برخی از الگوهای مسیریابی را پر رنگ کردیم. همچنین مزیت ها و محدودیت های مربوط به هر روش مسیریابی را بیان کردیم. اگر چه بسیاری از این روش های مسیریابی به نظر امید بخش می رسند، هنوز هم چالش های بسیاری در شبکه های سنسوری وجود دارد که باید حل شوند. ما این چالش ها و جهت گیری های مربوط به تحقیقات آینده در این زمینه را برجسته کرده ایم.
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.

/ج