無線傳感網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-21 03:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 宣布有數(shù)據(jù)發(fā)送，用REQ請求接收數(shù)據(jù)，用DATA封裝數(shù)據(jù)，這三種包都包含了元數(shù)據(jù)。在發(fā)送一個DATA數(shù)據(jù)包之前，傳感器節(jié)點首先向鄰居節(jié)點廣播ADV數(shù)據(jù)包；鄰居節(jié)點在收到ADV后，通過元數(shù)據(jù)判斷是否需要完整的DATA數(shù)據(jù)包，若需要則向該鄰居節(jié)點發(fā)送一個REQ數(shù)據(jù)包，接著發(fā)送DATA數(shù)據(jù)包。以此類推，DATA數(shù)據(jù)包可被傳輸?shù)竭h(yuǎn)方匯節(jié)點或基站。SPIN協(xié)議簇有4種不同的形式：SPINPP（A 3Stage Handshake Protocol for PointtoPoint Media）、SPINC（SPINPP with a LowEnergy Threshold）、SPINBC（A 3Stage Handshake Protocol for Broadcast Media）、SPINRL（SPINBC for Lossy Network）。因為不是本文討論重點，在此不一一介紹。2) MTE在MTE（Minimum Transmission Energy）協(xié)議中，節(jié)點選擇離自己平面距離最近的節(jié)點進行路由中轉(zhuǎn)，如圖24所示：圖24 MTE中節(jié)點間距關(guān)系 當(dāng)且僅當(dāng)式（1）成立時，節(jié)點A會選擇B轉(zhuǎn)發(fā)自己的數(shù)據(jù)到節(jié)點C： 式（1）這種路由協(xié)議的優(yōu)點是簡單、開銷小，每個節(jié)點只需要找到通往網(wǎng)關(guān)節(jié)點的下一跳節(jié)點，然后把數(shù)據(jù)發(fā)給它；缺點是靠近網(wǎng)關(guān)節(jié)點的傳感器節(jié)點會一直擔(dān)當(dāng)路由器的角色，節(jié)點之間負(fù)載不平衡。3) 定向擴散法定向擴散模型是Esrtin等人專門為傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的路由策略,與已有的路由算法有著截然不同的實現(xiàn)機制。節(jié)點用一組屬性值來命名它所生成的數(shù)據(jù), Sink節(jié)點發(fā)出的查詢業(yè)務(wù)也用屬性的組合表示,逐級擴散, 最終遍歷全網(wǎng),找到所有匹配的原始數(shù)據(jù)。有一個稱為“梯度”的變量與整個業(yè)務(wù)請求的擴散過程相聯(lián)系,反映了網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點對匹配請求條件的數(shù)據(jù)源的近似判斷。更直接的方法是節(jié)點用一組標(biāo)量值表示它的選擇,值越大意味著向該方向繼續(xù)搜索獲得匹配數(shù)據(jù)的可能性越大,這樣的處理最終將會在整個網(wǎng)絡(luò)中為Sikn節(jié)點的請求建立一個臨時的“梯度”場,匹配數(shù)據(jù)可以沿“梯度”最大的方向中繼回sikn節(jié)點。圖25描述了定向擴散模型的工作原理。 圖25 定向擴散原理示意圖 層次路由協(xié)議層次路由協(xié)議采用簇的概念對傳感器節(jié)點進行層次劃分。若干個相鄰節(jié)點構(gòu)成一個簇，每一個簇有一個簇首。簇與簇之間可以通過網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)關(guān)可以是簇首也可以是其它簇成員。網(wǎng)關(guān)之間的連接構(gòu)成上層骨干網(wǎng)，所有簇間通信都通過骨干網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)。LEACH（LowEnergy Adaptive Clustering Hierarchy）是層次式路由協(xié)議中最具代表性的路由協(xié)議，LEACH協(xié)議分為兩個操作階段，即簇準(zhǔn)備階段（setup phase）和就緒階段（ready phase）。為了使能耗最小化，就緒階段持續(xù)的時間比簇準(zhǔn)備階段長。兩階段所持續(xù)的時間總和稱為一輪圖26 LEACH協(xié)議示意圖第三章 特點及應(yīng)用優(yōu)勢3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成及應(yīng)用場景和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有較大的不同,是一種綜合傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)和通信技術(shù)為一體的網(wǎng)絡(luò),其特點及與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別如下所述： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點是:v 以數(shù)據(jù)為中心:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)目巨大,而且由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)特性和節(jié)點放置的隨機性,節(jié)點并不需要也不可能以全局唯一的PI地址來標(biāo)識,只需使用局部可以區(qū)分的標(biāo)號標(biāo)識。用戶對所需數(shù)據(jù)的收集,是以數(shù)據(jù)為中心進行,并不依靠節(jié)點的標(biāo)號。v 資源受限:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點只具有有限的硬件資源,其計算能力和對數(shù)據(jù)的處理能力相當(dāng)受限。此外,節(jié)點只能攜帶有限的電池能量,且在應(yīng)用過程中不可能更換電池,因此能量也相當(dāng)受限。v 部署方式:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有可快速部署的特點。節(jié)點一旦被拋撒即以自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),無需任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。v 維護:在通信過程中,節(jié)點會隨時因為能源耗盡而離開網(wǎng)絡(luò),也可能因為某種需要而隨時進入網(wǎng)絡(luò),從而引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞念l繁變化,影響通信質(zhì)量。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅可實現(xiàn)自動組網(wǎng),還具有網(wǎng)絡(luò)自動配置和自動維護功能,保證了網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。v 多跳路由:網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的電池能源非常有限,因此其通信覆蓋范圍一般只有幾十米,即每個節(jié)點都只能與其鄰居節(jié)點進行通信。若需要與通信覆蓋范圍外的節(jié)點通信,則需要通過中間節(jié)點進行多跳路由。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)如移動通信網(wǎng)、Adhoc網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)等相比有著如下區(qū)別: v 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)目更為巨大,密度更高,且節(jié)點不一定具有全球唯一的地址標(biāo)識。 v 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點一般不進行快速移動,但節(jié)點可能會隨時加入或離開,因而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓芸?。v 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大都采用點對點通信方式。v 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的電池能量、計算能力和存儲能力相當(dāng)有限。 應(yīng)用優(yōu)勢 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用中的潛在優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個方面：v 部署方便快捷。傳感器節(jié)點可以通過飛機投遞或者炮彈發(fā)射直接部署于敵方陣地內(nèi)，近距離獲取戰(zhàn)場信息。v 隱蔽性。傳感器節(jié)點是一種微型設(shè)備，其體積可以不超過1mm3，這一優(yōu)勢使得傳感器節(jié)點不易被敵方發(fā)現(xiàn)。v 容錯性。網(wǎng)絡(luò)由大量廉價的傳感
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