【正文】 先將數(shù)據(jù)分組傳送給它的鄰居節(jié)點(diǎn)，然后鄰居節(jié)點(diǎn)再將其發(fā)送給除了源節(jié)點(diǎn)以外的鄰居節(jié)點(diǎn)。 計(jì)算機(jī)信息工程 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 BADC（ χ）（ χ）（ χ）（ χ） ABC(q，r)(r，s)qrs 圖 31 洪泛法的信息爆炸問(wèn)題 圖 32 洪泛法的信息重疊問(wèn)題 A BC SED1 （ χ ）2 （ χ ） （ χ ） 34 （ χ ） 圖 33 閑聊法協(xié)議過(guò)程 泛洪算法和閑聊算法是兩個(gè)經(jīng)典 并最為 簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 ，是通信協(xié)議的基礎(chǔ) 。 SPIN 協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)主要有三方面： (1)傳輸元數(shù)據(jù)的耗能少； (2)對(duì)于其他節(jié)點(diǎn)已存在的數(shù)據(jù)，不重復(fù)發(fā)送，減少了能耗； (3)不保存鄰居節(jié)點(diǎn)的 數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。它是一種表驅(qū)動(dòng) (tabledriven)、多路徑的路由選擇算法，從而滿足網(wǎng)絡(luò)低功耗 和魯棒性的要求。 層次 路由協(xié)議 通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成層次，簇頭節(jié)點(diǎn)接收簇成員節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)融合后發(fā)送到基站節(jié)點(diǎn)，因此能有效的降低能耗，減少通信量。 TEEN 協(xié)議 TEEN[26]為反應(yīng)式路由協(xié)議 ， 對(duì)實(shí)時(shí)性事件快速做出反應(yīng) 。因?yàn)樵O(shè)置了 2 個(gè)閥計(jì)算機(jī)信息工程 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 門(mén)值，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)不能即時(shí)和基站節(jié)點(diǎn)通信 ，用戶也就完全得不到網(wǎng)絡(luò)的任何數(shù)據(jù)。 LEACH 屬于 分層路由協(xié)議 ， 節(jié)點(diǎn)不需要維護(hù)大量的路由信息，在一定程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的均衡性； LEACH 中 簇頭的選擇是隨機(jī)的，合理的分擔(dān)了通信能量消耗，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間； LEACH 是分布式的路由協(xié)議，具有很好的自適應(yīng)性和擴(kuò)展性。如果 dod? ，則節(jié)點(diǎn)的能耗和距離的平方成正比；如果 dod? ，則節(jié)點(diǎn)的能耗和距離的四次方成正比。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，網(wǎng)絡(luò)的平均距離增大，由節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型可以，節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包消耗的能量最大。簇建立階段指的是簇的初始化階段 ， 而穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸階段是指當(dāng)分簇完成后 ，各節(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至其簇首節(jié)點(diǎn) ， 由簇首將融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送至基站的工作階段。 節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為簇 首后 ， 就立即向全網(wǎng)廣播簇首當(dāng)選消息 ， 此時(shí) ，非簇首節(jié)點(diǎn)打開(kāi)無(wú)線接收器以持續(xù)接收來(lái)自簇 首的廣播消息 ， 非簇首節(jié)點(diǎn)選擇廣播信號(hào)強(qiáng)度最大的簇 加入 ， 并且向該 簇 首發(fā)送請(qǐng)求入簇消息。最后 ， 簇首節(jié)點(diǎn)將處理后的數(shù)據(jù)傳遞至基站。 (2)LEACH協(xié)議隨機(jī)選舉簇頭節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致簇頭節(jié)點(diǎn)分布隨機(jī)，簇大小不均勻。 降下來(lái) 分析 腳本。 當(dāng) 創(chuàng)建好節(jié)點(diǎn)和設(shè)置好節(jié)點(diǎn)的初始能量 后 ， opt(nn_)1個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為普通節(jié)點(diǎn)，而將 opt(nn_)設(shè)置為 bs節(jié)點(diǎn) 。 newMobileNode/ResourceAwareNode函數(shù) 在 中。 穩(wěn) 定 數(shù) 據(jù) 傳 輸 階 段 開(kāi) 始在 非 自 身 時(shí) 隙 內(nèi) 處于 睡 眠 狀 態(tài)節(jié) 點(diǎn) 是 否 為 簇 首 ？接 收 成 員 節(jié) 點(diǎn) 發(fā) 送的 數(shù) 據(jù)進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 融 合 并 將數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 給 基 站在 簇 首 分 配 的 時(shí) 隙內(nèi) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù)Y N 圖 42 LEACH協(xié)議穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸階段流程圖 基站完成全網(wǎng)數(shù)據(jù)的接收工作后 ， 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入下一輪的工作周期。然后 ， 簇 首節(jié)點(diǎn)將 TDMA時(shí)隙和CDMA編碼方式一同發(fā)送給請(qǐng)求節(jié)點(diǎn) ， 請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)收到簇首的數(shù)據(jù)包后 ， 正式成為簇成員節(jié)點(diǎn)。只有滿足了上述條件 ， 才能保證網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都能以較為均等的概率成為簇首。因此在大規(guī)模無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中如何降低網(wǎng)絡(luò)的平均距離成為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重要因素之一。節(jié)點(diǎn)的能耗是非線性的，節(jié)點(diǎn)發(fā)送 bitsk? 數(shù)據(jù)消耗的能量的如公式 ()所示： mpfsEEdo? () ????? ????? ???????? dod 。因此節(jié)能是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要研究。從 無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò) 的 生存時(shí)間 考慮的話， LEACH 協(xié)議 和 TEEN 協(xié)議 在 生存周期 方面要 比 其他 協(xié)議 的存活時(shí)間長(zhǎng)得多 ， 在 相同 能量供給的情況下，說(shuō)明 兩種 協(xié)議 具有更好 的節(jié)能效果 ， 在 路由算法方面具備更大的 優(yōu)勢(shì) ， 對(duì)于 無(wú)用的能量 較少了消 耗 ，由此 提高了 對(duì)于 能量的 使用 率。硬閾值是數(shù)據(jù)不能超過(guò)的閥值 ，軟閾值則 是對(duì) 被檢測(cè)數(shù)據(jù) 進(jìn)行 變動(dòng)范圍 的規(guī)定 。 當(dāng)前典型的層次路由協(xié)議有如下幾種： LEACH 協(xié)議 LEACH（ LowEnergy Adaptive Clustering Hierarchy Protocol）協(xié)議 算法 是 Wendi 等人提出 的 [25]。傳感器節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的多跳路徑的建立，依靠匯聚節(jié)點(diǎn)的單跳鄰居節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)的多播樹(shù)實(shí)現(xiàn)。 DD 協(xié)議是一種 以數(shù)據(jù)為中心的 路由協(xié)議 ，其工作過(guò)程有興趣擴(kuò)散、梯度建立、路徑加強(qiáng)三個(gè)階段 。 SPIN 協(xié)議 SPIN[18]（ Sensor Protocols for Information via egotiation） 基于協(xié)商機(jī)制的傳 感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 是第一個(gè)以數(shù)據(jù)為中心并 且 具有能量自適應(yīng)性能的路由協(xié)議 ，因而解決了Flooding 和 Grossing 協(xié)議所存在的問(wèn)題 。 洪泛法的 [16]優(yōu)缺點(diǎn)顯而易 見(jiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)，它適于在健壯環(huán)境高的區(qū)域，其缺點(diǎn)是： (1)出現(xiàn)信息爆炸 ，能量急劇消耗 問(wèn)題，如圖 31 所示， 發(fā)送一條 信息 ， 從節(jié)點(diǎn) A開(kāi)始廣播 ，向 B 和 C 發(fā)送消息， B 和 C 收到信息后，繼續(xù)向 D 廣播，使得網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都收到該信息。 平面路由協(xié)議 在平面路由協(xié)議中的所有節(jié)點(diǎn) 在等級(jí)和層次 上不存在任何 的差異， 因此 它們具有相同的地位。相比于其他協(xié)議，這樣能有效減少能耗，從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命。 2．依據(jù)節(jié)點(diǎn)參與通信的方式 （ 1）直接通信路由協(xié)議：傳感器源節(jié)點(diǎn)直接向接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，如此頻繁的傳輸，會(huì)耗盡節(jié)點(diǎn)的能量，并且在節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多時(shí)，會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，由于這兩種原因，它不適用于大型網(wǎng)絡(luò)。但到目前為止，仍然缺乏一個(gè)完整清晰的路由協(xié)議分類(lèi)，從各種路由協(xié)議的本質(zhì)特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，現(xiàn)在存在的路由協(xié)議有以下幾類(lèi)： 1．依據(jù)源節(jié)點(diǎn)獲取路徑的方法 （ 1）主動(dòng)路由：也叫表驅(qū)動(dòng) (Table Driven)路由，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)已經(jīng)建立好相應(yīng)的路徑，這使得主動(dòng)路由的發(fā)現(xiàn)策略與傳統(tǒng)路由協(xié)議類(lèi)似。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的帶寬在 1~100Kb/s之間，比較低，可采用 TDMA方式，在網(wǎng)絡(luò)中也可采用藍(lán)牙以及 ZigBee 技術(shù)。這兩種方式都要考慮節(jié)點(diǎn)自組織成網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，特別是需要分簇的時(shí)候，還要考慮不同的分簇算法對(duì)其的影響。在設(shè)計(jì)路由協(xié)議時(shí)，我們需要針對(duì)每一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出最優(yōu)的路由機(jī)制。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的區(qū)別 與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議相比， WSNs 路由協(xié)議具有以下特點(diǎn)： （ 1）能量?jī)?yōu)先原則 傳統(tǒng)路由協(xié)議一般不考慮能量消耗問(wèn)題。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采取 標(biāo)準(zhǔn) 把低能耗、低成本作為設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 [11] 傳感器節(jié)點(diǎn) 在計(jì)算 、 信息 存儲(chǔ)、 相互通信能力以及電池的電量方面有很大的不足 ，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能獲取 它自身范圍的部分 網(wǎng)絡(luò)的信息 ， 對(duì)在 其上運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 的 復(fù)雜 度有限制 。 傳輸控制層：傳輸控制層負(fù)責(zé)傳輸 和 控制 數(shù)據(jù)流 ， 利用匯聚節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)并 維護(hù)數(shù)據(jù)， 在 保障通信質(zhì)量部分 起到很大的作用 ，能實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn) 和 基站 節(jié)點(diǎn) 之 間有效、可靠的通信 。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的協(xié)議棧 的組成包含 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層 [7]。匯聚節(jié)點(diǎn)把 從其他節(jié)點(diǎn)那獲得 到的數(shù)據(jù) 消息 傳輸給外部網(wǎng)絡(luò)， 與此同時(shí)發(fā)出 遠(yuǎn)程任務(wù)管理提交的任務(wù)。要形成對(duì)目標(biāo)的感知現(xiàn)場(chǎng)，需要通過(guò)大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布并自組織構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。 憑借在 性能 方面 良好的路由協(xié)議， 今后 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用 的領(lǐng)域 也十分的寬廣 。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議產(chǎn)生 的 主要 原因 是因?yàn)槠渑c Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)有較大不同 ： 因?yàn)?傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在 許多傳感器節(jié)點(diǎn) ， 而它又 無(wú)法為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都 創(chuàng)建 一個(gè)自己 獨(dú)有 的身份 認(rèn)證 ， 所以在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中 ，不能 實(shí)現(xiàn)典型的基于 IP 的協(xié)議的應(yīng)用 ； 無(wú)線 傳感其網(wǎng)絡(luò)是多對(duì)一通信，也就是將傳感器感知的數(shù)據(jù)發(fā)送給終端用戶； 由于無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)部署密集，因此各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間感知到的信息可能相同，因此通過(guò)數(shù)據(jù)融合降低冗余的信息 ； 傳感器節(jié)點(diǎn)的資源有限 、 節(jié)點(diǎn)的能量有限 、 節(jié)點(diǎn)的處理能力有限， 又 由于 在傳感器 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目大、節(jié)點(diǎn) 的 位置 被 隨機(jī)放置、 要獲得的 感知數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)，所以網(wǎng)絡(luò)資源需要被很好的管理。 傳感器網(wǎng)絡(luò) 由于其廣泛 的應(yīng)用 ，使其 成為當(dāng) 今的研究熱點(diǎn)之一。利用這種傳感器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可 以在任何時(shí)間、環(huán)境下有效地獲取客觀世界的物理信息，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)共享。 NS2目錄 I 目錄 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................................... 1 課題研究背景與意義 ........................................................................................................ 1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 ........................................................................................................ 2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念 ......................................................................................... 2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ..................................................................................... 2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) ..................................................................................... 3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧 ......................................................................................... 4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) ................................................................................. 5 論文內(nèi)容及安排 ................................................................................................................ 6 第 2 章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議 ............................................................................................. 7 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的區(qū)別 ................................................ 7 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的考慮因素 ............................................................................ 8 路由的過(guò)程 ........................................................................................................................ 8 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類(lèi) ..................................................................................... 9 第 3 章 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分析 ............................................................................. 7 平面路由協(xié)議 .................................................................................................................. 11 Flooding 協(xié)議及 Gossiping 協(xié)議 ..