物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)-無線傳感網(wǎng)-第二課-徐憲清74-資料下載頁
2025-01-16 19:48本頁面
【正文】 CTS握手交互機(jī)制。兩者的區(qū)別在于當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)處于通信過程時(shí)，執(zhí)行 SMAC協(xié)議的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 4）消息傳遞機(jī)制 SMAC協(xié)議采用了消息傳遞機(jī)制，可以很好地支持長消息的發(fā)送。由于無線信道的傳輸差錯(cuò)與消息長度成正比，短消息傳輸成功的概率要大于長消息。 消息傳遞機(jī)制根據(jù)這一原理，將長消息分為若干個(gè)短消息，采用一次 RTS/CTS交互的握手機(jī)制預(yù)約這個(gè)長消息發(fā)送的時(shí)間，集中連續(xù)發(fā)送全部短消息。這樣既可以減少控制報(bào)文的開銷，又可以提高消息發(fā)送的成功率。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 SMAC與 IEEE MAC協(xié)議的突發(fā)分組傳送 R T S 2 1D a t a 1 9 D a t a 1 7C T S 2 0D a t a 1?A C K 1 8 A C K 1 6 ? A C K 0S M A CR T S 3D a t a 3 D a t a 3C T S 2D a t a 1?A C K 2 A C K 2 ? A C K 0I E E E 8 0 2 . 1 1集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 第一部分 傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與組網(wǎng)技術(shù) 物理層 一 MAC層 二 路由協(xié)議 三 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 路由協(xié)議概述 路由選擇 (routing)是指選擇互連網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)傳輸信息的行為，并且信息至少通過一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。 路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，它包括兩個(gè)功能： ①尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑； ②將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有以下特點(diǎn)： （ 1）能量優(yōu)先 （ 2）基于局部拓?fù)湫畔? （ 3）以數(shù)據(jù)為中心 （ 4）應(yīng)用相關(guān) 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 在根據(jù)具體應(yīng)用設(shè)計(jì)路由協(xié)議時(shí)，必須滿足如下要求： （ 1）能量高效 （ 2）可擴(kuò)展性 （ 3）穩(wěn)健性 （ 4）快速收斂性 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 我們從各種應(yīng)用的角度出發(fā)，將路由協(xié)議分為四類： （ 1）能量感知路由協(xié)議 高效利用網(wǎng)絡(luò)能量是傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的一個(gè)顯著特征。為了強(qiáng)調(diào)高效利用能量的重要性，這里將它們劃分為能量感知路由協(xié)議。能量感知的路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯某霭l(fā)，討論最少能量消耗和最長網(wǎng)絡(luò)生存期等問題。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 2）基于查詢的路由協(xié)議 在諸如環(huán)境檢測(cè)、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估等應(yīng)用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)。在匯聚節(jié)點(diǎn)（查詢節(jié)點(diǎn)）發(fā)出任務(wù)查詢命令，傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端探測(cè)節(jié)點(diǎn)向監(jiān)控中心報(bào)告采集的數(shù)據(jù)。在這類監(jiān)控和檢測(cè)的應(yīng)用問題中，通信流量主要是查詢節(jié)點(diǎn)和傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)的采集信息通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)與路由協(xié)議的設(shè)計(jì)相結(jié)合。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 3）地理位置路由協(xié)議 在諸如目標(biāo)跟蹤的應(yīng)用問題中，往往需要喚醒距離被跟蹤目標(biāo)最近的傳感器節(jié)點(diǎn)，以便得到關(guān)于目標(biāo)的更精確位置等相關(guān)信息。在這類與坐標(biāo)位置有關(guān)的應(yīng)用問題中，通常需要知道目的節(jié)點(diǎn)的精確或者大致地理位置。把節(jié)點(diǎn)的位置信息作為路由選擇的依據(jù)，不僅能夠完成節(jié)點(diǎn)的路由選擇功能，還可以降低系統(tǒng)專門維護(hù)路由協(xié)議的能耗。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 4）可靠的路由協(xié)議 傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量有較高要求，可能在可靠性和實(shí)時(shí)性等方面有特別要求。例如，采用視頻傳感器進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，希望傳輸?shù)囊曨l圖像能夠盡可能的流暢些。但傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線鏈路穩(wěn)定性一般難以保證，通信信道質(zhì)量比較低，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁，要滿足用戶的某些方面的服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)，需要考慮可靠的路由協(xié)議設(shè)計(jì)技術(shù)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 典型路由協(xié)議：定向擴(kuò)散路由 定向擴(kuò)散（ Directed Diffusion， DD）路由協(xié)議是一種基于查詢的路由機(jī)制。 擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)通過興趣信息發(fā)出查詢?nèi)蝿?wù)，采用洪泛方式傳播興趣信息到整個(gè)區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有傳感器節(jié)點(diǎn)。興趣信息用來表示查詢的任務(wù)，表達(dá)了網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)感興趣的具體內(nèi)容，例如監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和光照等數(shù)據(jù)。 在興趣信息的傳播過程中，協(xié)議將逐跳地在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸梯度，傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方向傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 定向擴(kuò)散路由機(jī)制可以分為 周期性的興趣擴(kuò)散 、梯度建立 和 路徑加強(qiáng) 三個(gè)階段 : 源 匯 聚 節(jié) 點(diǎn)（ a ) 興 趣 傳 播源 匯 聚 節(jié) 點(diǎn)（ b ) 梯 度 建 立源 匯 聚 節(jié) 點(diǎn)（ c ) 加 強(qiáng) 路 徑集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 1）興趣擴(kuò)散階段 在路由協(xié)議的興趣擴(kuò)散階段，匯聚節(jié)點(diǎn)周期性地向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播興趣消息。興趣消息中含有任務(wù)類型、目標(biāo)區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時(shí)間戳等參數(shù)。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)在本地保存一個(gè)興趣列表，對(duì)于每一個(gè)興趣內(nèi)容，列表中都有一個(gè)表項(xiàng)記錄發(fā)來該興趣消息的鄰居節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)發(fā)送速率和時(shí)間戳等任務(wù)相關(guān)信息，以建立該節(jié)點(diǎn)向匯聚節(jié)點(diǎn)傳遞數(shù)據(jù)的梯度關(guān)系。每個(gè)興趣可能對(duì)應(yīng)多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)梯度信息。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 2）數(shù)據(jù)傳播階段 當(dāng)傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)采集到與興趣匹配的數(shù)據(jù)時(shí)，把數(shù)據(jù)發(fā)送到梯度上的鄰居節(jié)點(diǎn)，并按照梯度上的數(shù)據(jù)傳輸速率，設(shè)定傳感器模塊采集數(shù)據(jù)的速率。 由于可能從多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)收到興趣消息，節(jié)點(diǎn)向多個(gè)鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點(diǎn)可能收到經(jīng)過多個(gè)路徑的相同數(shù)據(jù)。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 （ 3）路徑加強(qiáng)階段 定向擴(kuò)散路由機(jī)制通過正向加強(qiáng)機(jī)制來建立優(yōu)化路徑，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘉硇薷臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的梯度關(guān)系。興趣擴(kuò)散階段是為了建立源節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸路徑，數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)以較低速率來采集和發(fā)送數(shù)據(jù)，我們稱這個(gè)階段建立的梯度為探測(cè)梯度。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 綜上所述，定向擴(kuò)散路由在路由建立時(shí)需要一個(gè)興趣擴(kuò)散的洪泛傳播，在能量和時(shí)間方面開銷較大，尤其是當(dāng)?shù)讓?MAC協(xié)議采用休眠機(jī)制時(shí)，有時(shí)可能造成興趣建立的不一致，因而在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意避免這些問題。 集成電路與物聯(lián)網(wǎng)工程 演講完畢，謝謝觀看！
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