【正文】 總結(jié)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，它的發(fā)展將對(duì)未來(lái)人們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。簇首在將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給 Sink 節(jié)點(diǎn)前，先對(duì)從各節(jié)點(diǎn)接收來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)融合處理，減小通信業(yè)務(wù)量。PEGASIS 協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鬟^(guò)程[14] 如圖 27所示。 泛洪式路由[13]（flooding）是一種傳統(tǒng)的通信路由協(xié)議。 17 主動(dòng)被動(dòng)和混合型路由協(xié)議 根據(jù)路由的建立時(shí)機(jī)與數(shù)據(jù)傳輸相互的關(guān)系，可將無(wú)線傳感器路由協(xié)議分為主動(dòng)型路由協(xié)議、被動(dòng)型路由協(xié)議和兼有兩種路由機(jī)制的混合路由協(xié)議。將數(shù)據(jù)從一端送到另一端就產(chǎn)生了把任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)鏈接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題。節(jié)點(diǎn)能力有限 13 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)雖然有體積小，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也決定了它的缺陷，如能源受限、內(nèi)存小、處理器性能低等。觀察者是傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶，是感知信息的接受者和應(yīng)用者，他可以是人，也可以是計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備。我國(guó)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究起步雖然比較晚，但非常重視此項(xiàng)研究。簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)簇內(nèi)的成員進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)的收集，并且負(fù)責(zé)將收集到的數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點(diǎn)（Sink 節(jié)點(diǎn)/基站） 。論文將視點(diǎn)放在了分簇技術(shù)和節(jié)能技術(shù)上，對(duì)現(xiàn)有的分簇路由協(xié)議進(jìn)行研究總結(jié)，并分析節(jié)能策略和常用的節(jié)能技術(shù),最終對(duì) leach 算法進(jìn)行了仿真研究。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用性相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)不同應(yīng)用將路由協(xié)議分為不同的類別。分層路由協(xié)議采用簇的概念對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次劃分。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的第三階段研究的重點(diǎn)，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的群體智能行為和實(shí)際應(yīng)用，如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信息處理、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)查詢的研究。 大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)空投的方式被隨機(jī)布設(shè)在被檢測(cè)區(qū)域內(nèi)部或者附近，節(jié)點(diǎn)間通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。因此，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有可重構(gòu)和自調(diào)整性等特性的動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織功能。還可以將其先進(jìn)的定位功能用于牧場(chǎng)的管理，監(jiān)控每個(gè)牲畜的位置，檢測(cè)牲畜體內(nèi)的狀況判斷是否需要預(yù)防寄生蟲等。目前大量傳感器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一般都使用層次型路由協(xié)議。路由表中包含如下信息：目的地址、下一跳地址、路由跳數(shù)、目的節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)以及路由建立時(shí)間、路由穩(wěn)定時(shí)間、穩(wěn)定數(shù)據(jù)指針。但與此同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在，感知區(qū)域存在無(wú)數(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，簇頭數(shù)量為 1，節(jié)點(diǎn)的能量必然過(guò)快的消耗殆盡，這將造成簇頭節(jié)點(diǎn)失效，網(wǎng)絡(luò)通信中斷。其他節(jié)點(diǎn)接收到的分簇消息后 ，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度來(lái)選擇它要加入的簇 ，并通知相應(yīng)的簇首。初。對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇的路由算法被證明是一種可以顯著改善網(wǎng)絡(luò)性能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 23 該算法基本思想是：以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇頭節(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。同數(shù) 據(jù) 融 合 技 術(shù) 相 結(jié) 合。如此繼續(xù)下去，直到將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn) D 為止，或者為該數(shù)據(jù)所設(shè)定的生存期限變?yōu)榱銥橹?。基于分層的路由協(xié)議中，有部分也是主動(dòng)路由，如 LEACH，TEEN，PEGASIS 等。位于感知區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)的能力是有限的，不能重新部署，不能提供能量的補(bǔ)給，因此，降低能耗成為了研究的主要目的，同時(shí)，由于感知區(qū)域面積廣，分布著若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且不能得到全局的數(shù)據(jù)，只能是局部的，因此，研究算法[5]時(shí)，只能得到部分信息，滿足無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求，具有以下特點(diǎn)： ，設(shè)計(jì)路由算法時(shí)，降低能量消耗和高效地利用傳感器節(jié)點(diǎn)有限的能量成為關(guān)鍵的因素。C4ISRT 系統(tǒng)是美國(guó)海軍信息戰(zhàn)系統(tǒng)，它的目標(biāo)是利用先進(jìn)的高科技技術(shù)，為未來(lái)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)設(shè)計(jì)一個(gè)集指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視、偵察、目標(biāo)捕獲等于一體的戰(zhàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)。觀察者將對(duì)感知信息進(jìn)行觀察、分析、挖掘、制定決策，或?qū)Ω兄獙?duì)象采取相應(yīng)的行動(dòng)。重慶大學(xué)同時(shí)也開始研究了嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、可重構(gòu)技術(shù)、無(wú)線傳感器定位等。 本文對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量路由進(jìn)行研究，主要的著重點(diǎn)就是低功耗無(wú)線傳感器中采用簇機(jī)制的路由協(xié)議。 Low power consumption。但是傳感器節(jié)點(diǎn)的電池能量有限，而且大多數(shù)情況下不能充電和更換節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)能量一旦用完，意味著節(jié)點(diǎn)死亡，網(wǎng)絡(luò)則受到影響。因?yàn)閭鞲衅鞯碾姵啬芰坑邢?，一旦耗盡，不能更換，而提高電池容量就目前的技術(shù)來(lái)說(shuō)比較困難，更換電池對(duì)于某些特殊地方的無(wú)線傳感器而言更是難以實(shí)現(xiàn)，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身的節(jié)能就成為了研究重點(diǎn)，而路由協(xié)議就是其中的關(guān)鍵問(wèn)題。而在第二階段，研究學(xué)者們提出了許多無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，如數(shù)據(jù)鏈路層的 MAC 協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議等。它是由大量體積小、成本低、具有無(wú)線通信能力、感知能力和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的。由于分布式的特性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立的完成任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多有節(jié)點(diǎn)冗余，個(gè)別節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，魯棒性好。而安裝在被監(jiān)測(cè)對(duì)象身上的微型傳感器并不會(huì)給人的正常生活帶來(lái)太多的不便，這都是人類為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用描繪的宏偉藍(lán)圖。 層次型和平面型路由協(xié)議 層次型路由：讓節(jié)點(diǎn)參與簇內(nèi)的多跳通信，簇頭節(jié)點(diǎn)再對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，減少了路由中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信量，減少了數(shù)據(jù)傳輸所消耗的能量，從而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)的能量，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的能力。屬于表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，在 DSDV 協(xié)議中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一張相對(duì)穩(wěn)定的路由表，即下一跳的節(jié)點(diǎn)表，同時(shí)它同其他鄰節(jié)點(diǎn)不斷交換下一跳節(jié)點(diǎn)表。利用貪心算法，使前后節(jié)點(diǎn)相連，最后成為鏈，簇頭選擇的產(chǎn)生不是固定，而是動(dòng)態(tài)的，距離遠(yuǎn)處最近的匯聚節(jié)點(diǎn)成為簇頭節(jié)點(diǎn)，假設(shè)感知區(qū)域存在 K 個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，用 1~K 標(biāo)識(shí)，在第 j 輪，第 i 個(gè)節(jié)點(diǎn)被選擇為簇頭節(jié)點(diǎn) i=jmodK (j 為 0 時(shí)，取 K)。在第 0“輪” 中，即 r=0時(shí) ，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有概率為 p 的可能性成為簇頭。簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后再將信息傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。 28參考文獻(xiàn)[1] I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, et. al. Wireless Sensor Networks: A Networks, vol. 38, 2022: 393341[2] Allgood G, Manges W, Smith S. It39。為了節(jié)省資源開銷，穩(wěn)定階段的持續(xù)時(shí)間要大于建立階段的持續(xù)時(shí)間。每個(gè)節(jié)點(diǎn)決定在當(dāng)前“輪”中是否成為簇 頭，成為簇頭的概率是一個(gè)建議的固定值 ，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的數(shù) 目而定 。 為了克服 flooding 算法的缺陷， 等人提出了閑聊式（gossiping）18 策略。常見的路由有:DSR，TORA，ABR ，SPIN，DD，SAR 等。 、數(shù)據(jù)融合融合(Data Fusion)的功能。由此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)受到了軍事發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍重視。 11 圖 12 本文的無(wú)線傳感器體系結(jié)構(gòu) WSN 節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成，如圖 13 所示。多方面來(lái)說(shuō)我國(guó)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究已步入了規(guī)模，并且在不斷的完善。縱觀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，根據(jù)研究側(cè)重點(diǎn)的不同將它分為三個(gè)階段。傳感器的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)小，容易隱蔽，價(jià)格便宜，因此可以大面積分布在要監(jiān)測(cè)區(qū)域，而且容易部署、節(jié)點(diǎn)自組織形成網(wǎng)絡(luò)。 1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量路由研究 摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是目前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)，它為人們獲取信息提供了有利條件。它可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)和感知監(jiān)測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)，通過(guò)嵌入式