【正文】 的開(kāi)銷(xiāo)，該算法[16]對(duì)LEACH進(jìn)行了改進(jìn)。ACQUIRE[13]是COURGAR的改進(jìn)，更好地根據(jù)能量消耗情況進(jìn)行復(fù)雜查詢(xún)。該算法還引人了一些輔助措施，比如進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和負(fù)載均衡來(lái)提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的最大生命期。該算法最顯著的特點(diǎn)是，預(yù)先廣播查詢(xún)事件的interest報(bào)文，通過(guò)泛洪的方式，來(lái)建立sink節(jié)點(diǎn)到所有sensor節(jié)點(diǎn)間的路由。如此，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)本次緩存的interest報(bào)文維持與sink節(jié)點(diǎn)間的通路。該算法對(duì)于節(jié)點(diǎn)失效的考慮不充分，也不適合sensor節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)的特性。該算法主要適用于具有大量查詢(xún)和少量事件的應(yīng)用場(chǎng)景，如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變動(dòng)，該算法性能即大幅下降。該協(xié)議族算法中，sensor節(jié)點(diǎn)不維護(hù)相鄰節(jié)點(diǎn)的信息，故一定程度上能適應(yīng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的情況；在能耗方面，模擬結(jié)果證明比傳統(tǒng)模式減少一半以上。同時(shí)，又提出使用元數(shù)據(jù)(metadata，是對(duì)節(jié)點(diǎn)感知數(shù)據(jù)的抽象描述)而非原始感知數(shù)據(jù)來(lái)交換節(jié)點(diǎn)感知事件的信息。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)把自己接收到的packet發(fā)送給所有它的鄰居節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)直到該分組到達(dá)sink節(jié)點(diǎn)或者該分組的生命到期(1vrL，在傳感器網(wǎng)絡(luò)里面通常定義為最大跳數(shù))。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)有幾個(gè)不同于傳統(tǒng)無(wú)線Ad—hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，因此它的路由非常有挑戰(zhàn)性。前者以數(shù)據(jù)為中心，后者以傳輸數(shù)據(jù)為目的。而TTDD 是根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置信息構(gòu)造網(wǎng)格(grid)，由網(wǎng)格頂點(diǎn)復(fù)雜網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點(diǎn)的行為；GEAR根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置信息采用遞歸方法進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于RumorRouting而言，其路徑選取可以描述如下：在事件域(Event)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)出代理(Agent)報(bào)文通告其探知的數(shù)據(jù)類(lèi)型，同時(shí)需要數(shù)據(jù)的sink也發(fā)出代理報(bào)文通告其所需的數(shù)據(jù)類(lèi)型。 基于位置的路由協(xié)議此類(lèi)路由協(xié)議是自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所特有的，由于GPS定位技術(shù)的發(fā)展，使得節(jié)點(diǎn)只需一個(gè)簡(jiǎn)單的接收裝置就可以得知其精確的位置信息，研究人員據(jù)此設(shè)計(jì)了一些基于位置的路由算法。如果A有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，A通過(guò)一個(gè)ADV報(bào)文廣播給其鄰居B(如圖5．a(chǎn))，B通過(guò)REQ報(bào)文響應(yīng)如果B愿意接收該報(bào)文(如圖5．b)，A將數(shù)據(jù)發(fā)送給B(如圖5．c)，然后B以同樣的方式發(fā)送其收到的報(bào)文。但是，I EACH 等層次算法具有較好的可擴(kuò)展性，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大的情況下也可以正常地工作。簇頭的選取過(guò)程是：每個(gè)節(jié)點(diǎn)選取隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)0～ 1之間的數(shù)，然后和下面的公式計(jì)算的數(shù)字進(jìn)行比較，如果大于計(jì)算的值，則發(fā)送報(bào)文聲明其為簇頭，各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到簇頭發(fā)送報(bào)文的信號(hào)強(qiáng)弱決定其加入哪個(gè)簇，通過(guò)一個(gè)報(bào)告報(bào)文告訴簇頭。I EACH 的基本思想是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的簇，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收由簇頭負(fù)責(zé)。 基于等級(jí)的路由協(xié)議此類(lèi)路由協(xié)議也可稱(chēng)之為層次路由協(xié)議，其基本思想是選取一些節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)某個(gè)區(qū)域的路由，相對(duì)于其他節(jié)點(diǎn)具有更大的責(zé)任，而節(jié)點(diǎn)之間不是完全平等的系。DD最大的特點(diǎn)是引入了“梯度”概念，從而得到一種分布式算法，其基本思想源于生物學(xué)中的螞蟻種群模型。DD具體實(shí)現(xiàn)分為3個(gè)階段(如圖2～ 圖4)。其代表協(xié)議有DDE。規(guī)模更大，可擴(kuò)展性更高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能支持?jǐn)?shù)百甚至上千個(gè)結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性和高度協(xié)作性在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)處理由節(jié)點(diǎn)自身完成，這樣做的目的是減少無(wú)線鏈路中傳送的數(shù)據(jù)量，只有與其他節(jié)點(diǎn)相關(guān)的信息才在鏈路中傳 送。由于傳感器節(jié)電結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)眾多，成本要求低廉，地域分布廣?？傮w而言，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)普遍具有以下特征：（1）大量具有有限資源(能量，片上運(yùn)算能力，存儲(chǔ)空間，通信距離)的傳感器節(jié)點(diǎn)以預(yù)定義或者隨機(jī)散布的方式存在；(2)基于傳感器節(jié)點(diǎn)在應(yīng)用中會(huì)以隨機(jī)散布和高密度存在的情況，所以通常不對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一IP編址，同時(shí)相關(guān)協(xié)議能支持節(jié)點(diǎn)自組織形成長(zhǎng)效的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；(3)相關(guān)協(xié)議支持傳感器節(jié)點(diǎn)間自動(dòng)協(xié)作和交換控制信息，傳感器節(jié)點(diǎn)不具備人機(jī)控制界面，而這也是區(qū)別于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的重要特征。低成本、低功耗、多功能傳感器在軍事、工業(yè)、交通、環(huán)保等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其是在沒(méi)有骨干網(wǎng)絡(luò)存在的情況下，比如人員無(wú)法到達(dá)區(qū)域，戰(zhàn)場(chǎng)等破壞性強(qiáng)的地域等，傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景更為廣泛。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是一種特殊的無(wú)線自組網(wǎng)，它是由大量密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。作為3G 的一個(gè)重要補(bǔ)充，無(wú)線局域網(wǎng)可用于在諸如機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳、賓館休息室和咖啡廳等地方建立無(wú)線Internet連接。實(shí)際上，無(wú)線局域網(wǎng)與3G采用的是截然不同的兩種技術(shù)，用于滿足不同的需要。③有效地利用帶寬。網(wǎng)管子系統(tǒng)必須基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的管理協(xié)議(比如SNMP)，這樣才能監(jiān)視主機(jī)和子系統(tǒng)之間每條鏈路上的狀態(tài)信息，并可根據(jù)狀態(tài)信息快速分析和解決出現(xiàn)的問(wèn)題。在無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)中，廣泛的應(yīng)用移動(dòng)IP技術(shù)可以突破網(wǎng)絡(luò)的地域范圍限制，并可克服在跨網(wǎng)段時(shí)使用動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議(DHCP)方式所造成的通信中斷、權(quán)限變化等問(wèn)題。為此，IETF制定了擴(kuò)展IP網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的系列標(biāo)準(zhǔn)。與802．11 b標(biāo)準(zhǔn)所采用的安全技術(shù)不同，在IP網(wǎng)絡(luò)中，VPN主要采用IPSec技術(shù)來(lái)保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。鑒權(quán)服務(wù)器和用戶(hù)之間使用遠(yuǎn)程鑒權(quán)撥入用戶(hù)服務(wù)協(xié)議(RADIUS)進(jìn)行通信，RA DIUS協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)接入的鑒權(quán)、授權(quán)和計(jì)費(fèi)( )中得到廣泛采用。IEEE802．1 1協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建議使用兩種安全解決方案。無(wú)線局域網(wǎng)的特性剛好能夠在這樣的小范圍內(nèi)提供高速無(wú)線連接，因此已經(jīng)在3G推出之前成功地服務(wù)了大量客戶(hù)。大型企業(yè)一般都已經(jīng)有了成熟的有線網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)無(wú)線局域網(wǎng)成為大型企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)延伸和補(bǔ)充。計(jì)算機(jī)安裝網(wǎng)卡，通過(guò)網(wǎng)線連接到網(wǎng)口，使用HUB或者交換機(jī)建立一個(gè)小型的局域網(wǎng)，提供文件共享，打印，共享Internet連接等等服務(wù)。無(wú)線局域網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)不但提供無(wú)線的連接，同時(shí)也承擔(dān)了共享IP的路由功能。但家中布線是最頭疼的問(wèn)題之一。從市場(chǎng)劃分上看，根據(jù)客戶(hù)的不同需求劃分為幾個(gè)不同的層次：家庭應(yīng)用／小型辦公室／企業(yè)應(yīng)用／公眾服務(wù)。進(jìn)入90年代以來(lái)，隨著個(gè)人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，功能強(qiáng)大的便攜式數(shù)據(jù)終端以及多媒體終端的廣泛應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)任何人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)均能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的目標(biāo)，要求傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由有線向無(wú)線，由固定向移動(dòng)，由單一業(yè)務(wù)向多媒體發(fā)展，更進(jìn)一步推動(dòng)了wLAN的發(fā)展。無(wú)線局域網(wǎng)采用微波傳輸，使用的頻段有三個(gè)，L頻段、S頻段、C頻段。在民用領(lǐng)域，當(dāng)出現(xiàn)自然災(zāi)害時(shí)，在搶險(xiǎn)救災(zāi)中利用移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及時(shí)的通信往往也是很有效的，因?yàn)檫@時(shí)事先已經(jīng)建好的固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可能都已被毀壞。由于無(wú)中心節(jié)點(diǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的接入，各節(jié)點(diǎn)都具有路由器功能，又都可以競(jìng)爭(zhēng)共用信道，為此，大多數(shù)無(wú)中心結(jié)構(gòu)的WLAN都要采用CS^ 類(lèi)型的MAC協(xié)議。AP在對(duì)幀處理過(guò)程中，可以相應(yīng)地完成對(duì)幀的過(guò)濾及加密工作，從而可以保證無(wú)線信道上數(shù)據(jù)的安全。做到“操作透明性”和“性能透明性”。在固件中完成了最底層、最復(fù)雜的傳輸／K送模塊功能，并向下提供與物理層的接I21，向上提供一個(gè)程序開(kāi)發(fā)接口，為程序開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)附加的移動(dòng)主機(jī)應(yīng)用功能提供支持。事實(shí)上，在物理實(shí)現(xiàn)上可以將不同的功能單元組合到一起。由于寬帶無(wú)線IP網(wǎng)絡(luò)中的通信業(yè)務(wù)具有寬帶、突發(fā)的特點(diǎn)，因此對(duì)通信機(jī)提出了更高的要求。其中：NIC為網(wǎng)絡(luò)接口控制單元；BBP是基帶處理單元；IF是中頻調(diào)制解調(diào)器；RF是射頻單元。在解決了辦公室的上網(wǎng)問(wèn)題以后，人們又在考慮如何在出行的時(shí)候也能方便地上網(wǎng)。美國(guó)商業(yè)周刊和MIT技術(shù)評(píng)論在預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的報(bào)告中，分別將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為2l世紀(jì)最有影響的技術(shù)和改變世界的技術(shù)之一。與有線局域網(wǎng)相比，無(wú)線局域網(wǎng)采用的是無(wú)線鏈路(Cablefree link)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究畢業(yè)論文 目 錄 前言 I第1章 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù) 2 引言 2 無(wú)線局域網(wǎng)的組成及工作原理 2 無(wú)線網(wǎng)卡 2 無(wú)線接入點(diǎn) 2 無(wú)線局域網(wǎng)的主要特征 2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2 傳輸媒質(zhì)及傳輸方式 2第2章 無(wú)線局域網(wǎng)的分析與發(fā)展 3 引言 3 無(wú)線局域網(wǎng)的現(xiàn)狀 3 無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展前景 4第3章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分析 5 引言 6 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 7 無(wú)線傳感器路由協(xié)議的特點(diǎn) 10 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類(lèi) 17 基于梯度的路由協(xié)議 12 基于等級(jí)的路由協(xié)議 14 基于平面的路由協(xié)議 2 2第4章 無(wú)線傳感器路由協(xié)議比較研究與趨勢(shì) 15 引言 16 路由協(xié)議的比較研究 17 泛洪方式【Flooding】 12 集群方式(Clustering) 14 地理信息方式(Geographic) 2 基于服務(wù)質(zhì)量方式 12 無(wú)線傳感器路由協(xié)議的發(fā)展方向 17注 釋 26致 謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄一 30附錄二 31 前言目前，人們工作、生活已經(jīng)離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)，上網(wǎng)也成為人們工作、生活中的必需。無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN，Wireless IDca1 Area Networks)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與無(wú)線電通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，南于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在了一起， 改變了人類(lèi)與自然界的交互方式，因而它具有了廣泛的應(yīng)用前景。 第一章 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù) 引言目前，人們工作、生活已經(jīng)離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)，上網(wǎng)也成為人們工作、生活中的必需。無(wú)線網(wǎng)卡一般由網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)、擴(kuò)頻調(diào)制及解擴(kuò)解調(diào)單元及微波收發(fā)信機(jī)單元等三部分組成，如圖l所示。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，NIC還需要完成發(fā)送和接收緩存的管理，通過(guò)計(jì)算機(jī)總線進(jìn)行DMA操作和I／O操作，與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)后面三個(gè)單元組成一個(gè)通信機(jī)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層功能，并與NIC進(jìn)行必要的信息交換。BBP對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，恢復(fù)位定時(shí)信息，把最后獲得的數(shù)據(jù)交給NIC處理。固件是網(wǎng)卡上最基本的控制系統(tǒng)，主要基于MA C芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)卡的控制和管理。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的幀格式(IEEDq02．11幀)與有線網(wǎng)絡(luò)的幀式(IEEES02．3幀)之間的轉(zhuǎn)換；負(fù)責(zé)本CELL內(nèi)的管理，包括終端的登陸、認(rèn)證、散步和漫游的管理；具有簡(jiǎn)單網(wǎng)管功能。在AP的無(wú)線端口，接收無(wú)線信道上的幀，經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換后成為有線網(wǎng)格式的幀結(jié)構(gòu)，再轉(zhuǎn)發(fā)到有線網(wǎng)絡(luò)上；同樣，AP把從有線端口上接收到的幀，轉(zhuǎn)換成無(wú)線信道上的幀格式轉(zhuǎn)發(fā)到無(wú)線端口上。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是抗毀性差，中心節(jié)點(diǎn)的故障容易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓；對(duì)于無(wú)中心結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，要求其中任意節(jié)點(diǎn)均可與其它節(jié)點(diǎn)通信，所以又稱(chēng)自組織網(wǎng)絡(luò)(Ad hoc)。由于每一個(gè)移動(dòng)設(shè)備都具有