汇聚协议

汇聚协议是指控制网络接入线路合并的协议。

汇聚数据到基站是传感网应用程序的常见需求。常用的方法是建立至少一棵汇聚树，树根节点作为基站。当节点产生的数据要汇聚到根节点时，它沿着汇聚树往上发，当节点收到数据时，则将它转发给其他节点。有时汇聚协议需要根据汇聚数据的形式检查过往的数据包，以便获取统计信息，计算聚合度并抑制重复的传输。

汇聚协议的数据流与一对多的分发协议相反，它提供了一种多对一、尽力、多跳将数据包发送到根节点的方法。1

数据汇聚技术数据汇聚技术是将多份数据或信息进行处理，组合出更有效、更符合用户需求的数据的过程，减少传输过程的数据量，从而为无线传感器网络的能量节约发挥重大作用，极大的满足了用户对无线传感器网络的各类需求。但由于无线传感器网络面临的恶劣环境以及传感器节点本身的脆弱性，使得网络内数据汇聚面临安全问题的挑战。2

原理介绍汇聚数据到基站是传感网应用程序的常见需求。常用的方法是建立至少一棵汇聚树，树根节点作为基站。当节点产生的数据要汇聚到根节点时，它沿着汇聚树往上发，当节点收到数据时，则将它转发给其他节点。有时汇聚协议需要根据汇聚数据的形式检查过往的数据包，以便获取统计信息，计算聚合度并抑制重复的传输。

汇聚协议的数据流与一对多的分发协议相反，它提供了一种多对一、尽力、多跳将数据包发送到根节点的方法。

当网络中具有不止一个根节点时，就形成了一片森林。汇聚协议通过选择父节点隐式地让节点加入其中一棵汇聚树中。汇聚协议提供了到根节点的尽力、多跳传输，它是一个任意播协议，意味着这个协议会将消息尽力传输到任意节点中的至少一个。但是这个传输并不保证必定是成功的，另外还有传到多个根节点的问题，而且数据包到达的顺序也没有保证。1

由于节点的存储空间有限并且建树的算法要求是分布式的，因此汇聚协议的实现将遇到许多挑战，主要包括以下几点。

1）路由环路检测：检测节点是否选择了子孙节点作为父节点。

2）重复抑制：检测并处理网络中重复的包，避免浪费带宽。

3）链路估计：估计单跳的链路质量。

4）自干扰：防止转发的包干扰自己产生的包的发送。1

实例TinyOS CTP协议

CTP（Collection Tree Protocol，汇聚树协议）是TinyOS 2.x中自带的汇聚协议，也是实际应用中最常用的汇聚协议之一。下文将详细阐述CTP的总体架构、涉及的基本概念和工作流程。1

CTP可以分为三个部分：链路估计器、路由引擎和转发引擎。其中链路估计器位于最底层，负责估计两个相邻节点间的通信质量。路由引擎位于中间层，使用链路估计器提供的信息选择到根节点传输代价最小的节点作为父节点。转发引擎维护本地包和转发包的发送队列，选择适当的时机把队头的包发送给父节点。1

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学