Choosing the Best Routing Protocol for Wireless Sensor Networks
Authors: Ключников В.О. 
Published: July 2024

В связи с бурным развитием беспроводных технологий, оптимальный выбор типов сетей и протоколов маршрутизации является актуальной задачей. Рассматривается современное состояние моделей трафика с точки зрения протоколов маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях (БСС). Класс соответствующих сетей с низким энергопотреблением (LLN) обеспечивает эффективную маршрутизацию при передаче пакетов данных в небольших локальных сетях. Протокол динамической маршрутизации AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) в БСС минимизирует длину маршрута трафика. Моделирование трафика в БСС рассмотрено на примере передачи цветных изображений. Для агрегированных разнородных потоков трафика в сети применен критерий Колмогорова, и получены зависимости позволяющие рассчитать коэффициент Хёрста с помощью анализа вариации дисперсии H=0,768. Этот же параметр рассчитан как оптимальный для пакета изображений на сенсорном поле 50x50i в квадрате в зависимости от количества передающих узлов и равен Н=0,845. Для БСС рассмотрены различные варианты подключений с различными вариантами подключения клиента и оператора при наличии или отсутствии базовой станции. Также для беспроводных сенсорных сетей выполнено сравнение протоколов RPL и AODV путем моделирования. Показано, первый является оптимальным. С точки зрения перспектив сетей 5-го поколения возможно применение D2D (device-to-device) подключения. В этом варианте из двух протоколов (AODV, DSDV) AODV более предпочтителен как по минимуму времени общей задержки, так и по минимуму количества шагов при передаче данных. Развитие беспроводных сетей 5-го поколения выведет трафик на уровень широкополосного проводного Интернета и обеспечит качественно новый уровень возможностей для клиентов этих сетей.

Due to the rapid development of wireless technologies, the optimal choice of network types and routing protocols is an urgent task. The current state of traffic models in terms of routing protocols in wireless sensor networks (WSN) is considered. The class of corresponding low-power network (LLN) provides efficient routing when transmitting data packets in small local networks. The AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) dynamic routing protocol in the BSS minimizes the length of the traffic route. Modeling traffic in the FSU is considered using color images as an example. For aggregated heterogeneous traffic flows in the network, the Kolmogorov criterion is applied, and dependences are obtained that allow one to calculate the Hurst coefficient using analysis of the variant variable H=0,768. The same parameter is calculated as optimal for a packet of images on a sensor field of 50x50i в квадрате depending on the number of transmitting nodes and is equal to Н=0,845. For the WSN, various connection options with various connection options for the client and operator in the presence or absence of a base station are considered. Also, for wireless sensor networks, the RPL and AODV protocols are compared by simulation. Shown, the first is optimal. From the perspective of the 5th generation networks, it is possible to use D2D (device-to-device) connections. In this version of the two protocols (AODV, DSDV), AODV is more preferable both for the minimum total delay time and the minimum number of steps in data transfer. The development of 5th generation wireless networks will bring traffic to the level of broadband wired Internet and provide a qualitatively new level of opportunities for customers of these networks.