無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議-全文預(yù)覽
【正文】 （3）為了更好地實(shí)現(xiàn)協(xié)議在混合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中得應(yīng)用，APTEEN采用了修改后的TDMA調(diào)度方法。在簇重構(gòu)的過程中，如果新一回合的簇首已經(jīng)確定，該簇首將重新設(shè)定和發(fā)布以上兩個(gè)參數(shù)。在簇的穩(wěn)定階段，節(jié)點(diǎn)通過傳感器不斷地感知其周圍環(huán)境。主動(dòng)式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)持續(xù)監(jiān)測(cè)周圍的物質(zhì)現(xiàn)象，并以恒定速率發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；而反應(yīng)式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)只是在被觀測(cè)變量發(fā)生沖突時(shí)才傳送數(shù)據(jù)。舉例說明該協(xié)議每個(gè)回合路徑選擇的過程，如下圖所示：圖8 基于CDMA的分層PEGASIS協(xié)議的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)C3 在第三個(gè)回合被指定為鏈?zhǔn)?，假設(shè)節(jié)點(diǎn)C0在鏈中得位置為0，節(jié)點(diǎn)C3的位置為3，為奇數(shù)，那么所有處于偶數(shù)位置的節(jié)點(diǎn)都向右邊的鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)，接受到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)CCCC7成為第二層節(jié)點(diǎn)。第一種方法結(jié)合了信號(hào)編碼方式，如碼分多址CDMA；第二種方法只允許空間上分隔的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)以點(diǎn)到點(diǎn)的方式傳送、融合，并最終被送到匯聚點(diǎn)。由于這種輪流通信機(jī)制使得能量消耗統(tǒng)一分布到每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，因此降低了整個(gè)傳輸所需消耗的能量。有可能某個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)集中于網(wǎng)絡(luò)某一個(gè)區(qū)域，而其他區(qū)域節(jié)點(diǎn)周圍沒有任何簇首。簇首節(jié)點(diǎn)對(duì)簇中所有節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合后再傳送給匯聚點(diǎn)，這是一種減小通信業(yè)務(wù)量的合理工作模式。簇首節(jié)點(diǎn)的廣播：選定簇首節(jié)點(diǎn)后，通過廣播告知整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)回合可以分成兩個(gè)階段：簇的建立階段和傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段。圖6 網(wǎng)絡(luò)分層的路由機(jī)制：LEACH的基本思想是以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇首節(jié)點(diǎn)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中，從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗、提高網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間的目的。分層路由協(xié)議中每個(gè)簇的形成通常是基于傳感器節(jié)點(diǎn)的保留能量和與簇首的接近程度，同時(shí)為了延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，簇首節(jié)點(diǎn)的選擇需要周期更新。節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)每條路徑的能源、附加的QoS度量和包的優(yōu)先級(jí)選擇某棵樹將信息返回給匯聚點(diǎn)?？偠灾?，HREEMR的多路徑策略實(shí)現(xiàn)了能源有效的故障恢復(fù)，解決了DD為了提高協(xié)議的魯棒性，采用周期低速率擴(kuò)散數(shù)據(jù)而帶來的能源浪費(fèi)問題。如果B在主路徑p上，則B發(fā)回否定增強(qiáng)消息給A，A在向另外的次優(yōu)節(jié)點(diǎn)傳遞次優(yōu)路徑增強(qiáng)信息；相反如果B不在主路徑上則繼續(xù)傳遞次優(yōu)路徑增強(qiáng)信息。圖4 DD路由機(jī)制：HREEMR是定向擴(kuò)散路由機(jī)制的基礎(chǔ)上提出的，目的是通過維護(hù)多條可用路徑來提高路由的可靠性。緩存技術(shù)能夠提高傳感器節(jié)點(diǎn)間的有效性、魯棒性和協(xié)作的可擴(kuò)展性，這也就是DD模式的本質(zhì)。中間節(jié)點(diǎn)利用本地化規(guī)則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的融合。其中，定向擴(kuò)散算法在運(yùn)行過程中包括以下3個(gè)基本過程，即路徑建立階段、數(shù)據(jù)發(fā)送階段和增強(qiáng)路徑階段。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的剩余能量開始接近低能量闔值，節(jié)點(diǎn)便減少在協(xié)議中得參與行為。Step3：源節(jié)點(diǎn)根據(jù)接受到得REQ信息，有選擇地將DATA信息發(fā)送給相應(yīng)的鄰居節(jié)點(diǎn)，如下圖3所示。DATA——包含附上元數(shù)據(jù)頭（metaheader）的實(shí)際數(shù)據(jù)包。ADV——用于新數(shù)據(jù)廣播。圖1 洪泛式路由機(jī)制 圖2 gossiping路由機(jī)制：SPIN是一組基于協(xié)商并且具有能量自適應(yīng)功能的信息傳播協(xié)議。優(yōu)點(diǎn)在于：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；不需要為保持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑蛯?shí)現(xiàn)復(fù)雜路由發(fā)現(xiàn)算法消耗計(jì)算資源；適用于魯棒性較高的場(chǎng)合。平面路由的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性（即路由機(jī)制的容錯(cuò)能力）較好，缺點(diǎn)是缺乏對(duì)通信資源的優(yōu)化管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的反應(yīng)速度較慢。（4） 應(yīng)用相關(guān)。（2） 基于局部拓?fù)湫畔ⅰo線傳感器與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同之處，它受到能量消耗的制約，并且只能獲取到局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的信息，由于這兩個(gè)原因，無線傳感器的路由協(xié)議要能夠在局部網(wǎng)絡(luò)信息的基礎(chǔ)上選擇合適路徑。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)有路由協(xié)議、MAC協(xié)議、拓?fù)淇刂?、定位技術(shù)等。需要考慮到節(jié)點(diǎn)的能量消耗以及網(wǎng)絡(luò)能量均衡使用的問題。傳統(tǒng)路由協(xié)議通常以地址作為節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)和路由的依據(jù)，而WSN由于節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)分布，所關(guān)注的是監(jiān)測(cè)區(qū)域的感知數(shù)據(jù)，而不是具體哪個(gè)節(jié)點(diǎn)獲取的信息，要形成以數(shù)據(jù)為中心的消息轉(zhuǎn)發(fā)路徑。當(dāng)匯聚點(diǎn)向某些區(qū)域發(fā)送查詢并等待
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