【正文】 CTS握手交互機制。兩者的區(qū)別在于當鄰居節(jié)點處于通信過程時，執(zhí)行 SMAC協議的節(jié)點進入睡眠狀態(tài)。 集成電路與物聯網工程 （ 4）消息傳遞機制 SMAC協議采用了消息傳遞機制，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。 消息傳遞機制根據這一原理，將長消息分為若干個短消息，采用一次 RTS/CTS交互的握手機制預約這個長消息發(fā)送的時間，集中連續(xù)發(fā)送全部短消息。這樣既可以減少控制報文的開銷，又可以提高消息發(fā)送的成功率。 集成電路與物聯網工程 SMAC與 IEEE MAC協議的突發(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集成電路與物聯網工程 第一部分 傳感器網絡的通信與組網技術 物理層 一 MAC層 二 路由協議 三 集成電路與物聯網工程 路由協議概述 路由選擇 (routing)是指選擇互連網絡從源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸信息的行為，并且信息至少通過一個中間節(jié)點。 路由協議負責將數據分組從源節(jié)點通過網絡轉發(fā)到目的節(jié)點，它包括兩個功能： ①尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(yōu)化路徑； ②將數據分組沿著優(yōu)化路徑正確轉發(fā)。 集成電路與物聯網工程 與傳統(tǒng)網絡的路由協議相比，無線傳感器網絡的路由協議具有以下特點： （ 1）能量優(yōu)先 （ 2）基于局部拓撲信息 （ 3）以數據為中心 （ 4）應用相關 集成電路與物聯網工程 在根據具體應用設計路由協議時，必須滿足如下要求： （ 1）能量高效 （ 2）可擴展性 （ 3）穩(wěn)健性 （ 4）快速收斂性 集成電路與物聯網工程 我們從各種應用的角度出發(fā)，將路由協議分為四類： （ 1）能量感知路由協議 高效利用網絡能量是傳感器網絡路由協議的一個顯著特征。為了強調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議。能量感知的路由協議從數據傳輸的能量消耗出發(fā)，討論最少能量消耗和最長網絡生存期等問題。 集成電路與物聯網工程 （ 2）基于查詢的路由協議 在諸如環(huán)境檢測、戰(zhàn)場評估等應用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點采集的數據。在匯聚節(jié)點（查詢節(jié)點）發(fā)出任務查詢命令，傳感器網絡的終端探測節(jié)點向監(jiān)控中心報告采集的數據。在這類監(jiān)控和檢測的應用問題中，通信流量主要是查詢節(jié)點和傳感器探測節(jié)點之間的命令和數據傳輸，同時傳感器探測節(jié)點的采集信息通常要進行數據融合，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數據融合技術與路由協議的設計相結合。 集成電路與物聯網工程 （ 3）地理位置路由協議 在諸如目標跟蹤的應用問題中，往往需要喚醒距離被跟蹤目標最近的傳感器節(jié)點，以便得到關于目標的更精確位置等相關信息。在這類與坐標位置有關的應用問題中，通常需要知道目的節(jié)點的精確或者大致地理位置。把節(jié)點的位置信息作為路由選擇的依據，不僅能夠完成節(jié)點的路由選擇功能，還可以降低系統(tǒng)專門維護路由協議的能耗。 集成電路與物聯網工程 （ 4）可靠的路由協議 傳感器網絡的某些應用對通信的服務質量有較高要求，可能在可靠性和實時性等方面有特別要求。例如，采用視頻傳感器進行戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測時，希望傳輸的視頻圖像能夠盡可能的流暢些。但傳感器網絡的無線鏈路穩(wěn)定性一般難以保證，通信信道質量比較低，網絡拓撲變化頻繁，要滿足用戶的某些方面的服務質量指標，需要考慮可靠的路由協議設計技術。 集成電路與物聯網工程 典型路由協議：定向擴散路由 定向擴散（ Directed Diffusion， DD）路由協議是一種基于查詢的路由機制。 擴散節(jié)點通過興趣信息發(fā)出查詢任務，采用洪泛方式傳播興趣信息到整個區(qū)域或部分區(qū)域內的所有傳感器節(jié)點。興趣信息用來表示查詢的任務，表達了網絡用戶對監(jiān)測區(qū)域內感興趣的具體內容，例如監(jiān)測區(qū)域內的溫度、濕度和光照等數據。 在興趣信息的傳播過程中，協議將逐跳地在每個傳感器節(jié)點上建立反向的從數據源到匯聚節(jié)點的數據傳輸梯度，傳感器探測節(jié)點將采集到的數據沿著梯度方向傳送給匯聚節(jié)點。 集成電路與物聯網工程 定向擴散路由機制可以分為 周期性的興趣擴散 、梯度建立 和 路徑加強 三個階段 : 源 匯 聚 節(jié) 點（ a ) 興 趣 傳 播源 匯 聚 節(jié) 點（ b ) 梯 度 建 立源 匯 聚 節(jié) 點（ c ) 加 強 路 徑集成電路與物聯網工程 （ 1）興趣擴散階段 在路由協議的興趣擴散階段，匯聚節(jié)點周期性地向鄰居節(jié)點廣播興趣消息。興趣消息中含有任務類型、目標區(qū)域、數據發(fā)送速率、時間戳等參數。 每個節(jié)點在本地保存一個興趣列表，對于每一個興趣內容，列表中都有一個表項記錄發(fā)來該興趣消息的鄰居節(jié)點、數據發(fā)送速率和時間戳等任務相關信息，以建立該節(jié)點向匯聚節(jié)點傳遞數據的梯度關系。每個興趣可能對應多個鄰居節(jié)點，每個鄰居節(jié)點對應一個梯度信息。 集成電路與物聯網工程 （ 2）數據傳播階段 當傳感器探測節(jié)點采集到與興趣匹配的數據時，把數據發(fā)送到梯度上的鄰居節(jié)點，并按照梯度上的數據傳輸速率，設定傳感器模塊采集數據的速率。 由于可能從多個鄰居節(jié)點收到興趣消息，節(jié)點向多個鄰居發(fā)送數據，匯聚節(jié)點可能收到經過多個路徑的相同數據。 集成電路與物聯網工程 （ 3）路徑加強階段 定向擴散路由機制通過正向加強機制來建立優(yōu)化路徑，并根據網絡拓撲的變化來修改數據轉發(fā)的梯度關系。興趣擴散階段是為了建立源節(jié)點到匯聚節(jié)點的數據傳輸路徑，數據源節(jié)點以較低速率來采集和發(fā)送數據，我們稱這個階段建立的梯度為探測梯度。 集成電路與物聯網工程 綜上所述，定向擴散路由在路由建立時需要一個興趣擴散的洪泛傳播，在能量和時間方面開銷較大，尤其是當底層 MAC協議采用休眠機制時，有時可能造成興趣建立的不一致，因而在網絡設計時需要注意避免這些問題。 集成電路與物聯網工程 演講完畢，謝謝觀看！