【正文】 、丟包率等參數(shù)中，選擇一條最適合服務(wù)質(zhì)量應(yīng)用要求的路由。 3．依據(jù)路由的發(fā)現(xiàn)過(guò)程 （ 1）以位置信息為中心的路由協(xié)議：它根據(jù)節(jié)點(diǎn)的位置，縮小范圍后， 直接向需計(jì)算機(jī)信息工程 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 要的區(qū)域轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這樣能緩解中間節(jié)點(diǎn)的能量消耗，從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。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。通常在一個(gè)簇內(nèi)，要進(jìn)行簇頭節(jié)點(diǎn)的選舉。 （ 3）分層路由 協(xié)議：典型的分層路由協(xié)議采用簇的概念對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行層次劃分。當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)要想向較遠(yuǎn)接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要借助中間節(jié)點(diǎn)來(lái)完成，但也因?yàn)檫@個(gè)原因，中間節(jié)點(diǎn)會(huì)因此而過(guò)度消耗能量。 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)。 （ 3）混合路由協(xié)議：它由上述兩種協(xié)議相互結(jié)合構(gòu)成。 （ 2）按需 (on Demand)路由協(xié)議：也叫被動(dòng)路由，顧名思義，就是在源節(jié)點(diǎn)需要向目的節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)才會(huì)開始建立路由。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播的方式來(lái)及時(shí)更新信息。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，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： 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)議類似。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類 無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)療應(yīng)用等方面。 （ 3）評(píng)估比較各種潛在路徑的開銷，其中包括跳轉(zhuǎn)的次數(shù)、延遲的時(shí)間等。 （ 1）當(dāng)某一設(shè)備想接受設(shè)備發(fā)出命令幀的路由請(qǐng)求時(shí)，這是路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程開始啟動(dòng)。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)。 在無(wú)線傳感器中多個(gè)節(jié)點(diǎn)能產(chǎn)生數(shù)據(jù)，有時(shí)難免會(huì)有重復(fù)，這就造成了數(shù)據(jù)的冗余，為了克服這一缺陷，我們引進(jìn)了數(shù)據(jù)融合技術(shù)，然而對(duì)于使用數(shù)據(jù)融合的時(shí)間地點(diǎn)也會(huì)對(duì)路由協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生影響，所以也要對(duì)其進(jìn)行考慮。時(shí)間傳輸是數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)具有一定的周期性，固定時(shí)間傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量也較固定。 （ 2） 數(shù)據(jù)傳輸特征 對(duì)于數(shù)據(jù)的采集和傳輸?shù)囊?，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)不同，所以設(shè)計(jì)的路由協(xié)議要有針對(duì)性，主要考慮這些因素：數(shù)據(jù)的傳輸方式、數(shù)據(jù)的融合技術(shù)和無(wú)線傳輸?shù)氖侄蔚确矫?。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。我們要盡可能的降低節(jié)點(diǎn)自身的能耗，或者保證所有節(jié)點(diǎn)能耗速率能夠盡可能的協(xié)調(diào)一致，以延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的考慮因素 在設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議時(shí)，將考慮的因素大致分為以下兩個(gè)方面： （ 1） 網(wǎng)絡(luò)特征 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于存在的環(huán)境不同，所以在設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議時(shí)，主要考慮能量的消耗、節(jié)點(diǎn)的部署和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)渥兓?。傳感器?jié)點(diǎn)采集監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)信息（例如溫度、濕度等），然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以多跳方式傳輸給匯聚節(jié)點(diǎn)。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。 通常 情況下， 傳感器網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)數(shù)據(jù)流，這些數(shù)據(jù)流是從傳感器 的節(jié)點(diǎn)到少數(shù)匯聚節(jié)點(diǎn)間的 信息， 根據(jù)其 對(duì)感知數(shù)據(jù)的需求以及數(shù)據(jù)通信 時(shí)所采用 模式的不同， 將 數(shù)據(jù)為中心 來(lái) 形成消息 的 路徑 轉(zhuǎn)發(fā)。因此 在 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中，設(shè)計(jì)出的 路由協(xié)議 要求 節(jié)點(diǎn) 在 只能獲取局部 的 拓?fù)湫畔⒌臈l件下 也能 選擇 出適合 的路徑。 （ 2）基于局部拓?fù)湫畔? 由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多，所以不能建立全局地址。 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。 第 五 章 仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò) NS2仿真 進(jìn)行仿真驗(yàn)證， 并 通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 對(duì) LEACH和LEACHCH路由協(xié)議進(jìn)行對(duì)比分析 。 第 三 章介紹 無(wú)線傳感 器 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，包括平面路由協(xié)議和層次路由協(xié)議，并詳細(xì)介紹了一些經(jīng)典路由協(xié)議，并對(duì)這些協(xié)議進(jìn)行對(duì)比 。 論文內(nèi)容及安排 全文圍繞無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議展開，共分五章，具體安排如下： 第一章緒論，簡(jiǎn)要地介紹了一下課題的 選題背景 和 研究 意義 ，并介紹了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)內(nèi)容， 包括 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 、 協(xié)議棧 及 關(guān)鍵技術(shù) 。 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)。采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)能降低網(wǎng)絡(luò)中 冗余的數(shù)據(jù)從而降低能耗 。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要減少數(shù)據(jù)冗余，提高能量利用率 ， 建立 的轉(zhuǎn)發(fā)路徑是指從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)間的 路徑 [12]。 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中 ， 路由協(xié)議 不僅需要在網(wǎng)絡(luò) 中每 個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗 ，更要降低 這整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量消耗 ， 從而 延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存周期 ，達(dá)到其實(shí)現(xiàn)的目的 [12]。 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 。 計(jì)算機(jī)信息工程 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 應(yīng) 用 服 務(wù) 接 口時(shí) 間 同 步 節(jié) 點(diǎn) 定 位傳 輸 控 制路 由M A C聲 、 光 、 電 、 磁網(wǎng) 絡(luò) 管 理 接 口拓?fù)淇刂品?wù)質(zhì)量安全/移動(dòng)/能量網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng) 用 層傳 輸 層網(wǎng) 絡(luò) 層數(shù) 據(jù) 鏈 路 層物 理 層 圖 13 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 關(guān)鍵 技術(shù) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為目前 的一個(gè) 研究 熱點(diǎn) ， 它具有 的關(guān)鍵技術(shù)如下所示： 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?[10] 目前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?的主要研究在于在滿足網(wǎng)絡(luò)有足夠的覆蓋范圍和連通性下，利用 功率 的 控制 性能 和選擇骨干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn) 來(lái) 刪除傳感器節(jié)點(diǎn)間 那些沒(méi)有用 的鏈路，得到高效的網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 該層上支撐服 務(wù) 包括：時(shí) 鐘同步 和傳感器節(jié)點(diǎn)定位。 應(yīng)用層：在應(yīng)用層上 各種應(yīng)用的開發(fā)和使用是根據(jù)節(jié)點(diǎn)微傳感和無(wú)線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 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 。 網(wǎng)絡(luò)層： 具有發(fā)現(xiàn)、維護(hù)和選擇路由的功能 ，融合數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)各傳感器節(jié)點(diǎn)間的相互通信，其通信過(guò)程以多跳方式 并 借助中間節(jié)點(diǎn) 將信息 傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。 數(shù)據(jù)鏈路層：無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層 的作用是將 數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化 成幀、 進(jìn)行 幀檢測(cè)、對(duì) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 進(jìn)行檢測(cè) 、 進(jìn)行 介質(zhì)訪問(wèn)和 對(duì) 差錯(cuò) 的 控制。 物理層 [8]： 保證 了 數(shù)據(jù) 在 傳輸 時(shí)所用 介質(zhì)的規(guī)范， 在傳輸介質(zhì)上傳輸數(shù)據(jù)的比特流。 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]。 目前已存在的各類傳感器節(jié)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)原理上是 類 似 的， 其不同表現(xiàn)在對(duì)于微處理器、協(xié)議和通信方式的選擇 。 傳 感 器 A / D 轉(zhuǎn) 換 收 發(fā) 器M A C網(wǎng) 絡(luò)定 位 系 統(tǒng)移 動(dòng) 系 統(tǒng)處 理 器存 儲(chǔ) 器電 源 單 元 自 供 電 系 統(tǒng) 圖 12 傳感 器 節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu) 傳感器節(jié)點(diǎn)除了包括以上核心單元，還可以包括如 具備定位、移動(dòng) 和自供 電 特性的 系統(tǒng)等其他輔助單元。 作為日前 的研究熱點(diǎn) 是在 遠(yuǎn)程任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)上 進(jìn)行安裝監(jiān)控和具備調(diào)試功能的軟件，例如安裝 AVRORA 監(jiān)控軟件 。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)。 部署 傳感器節(jié)點(diǎn)的 方式有 火箭彈 的 發(fā)射、人工 的 埋置計(jì)算機(jī)信息工程 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 或 利用 飛行器 進(jìn)行 播 散 等 形式 匯聚節(jié)點(diǎn)可以是一個(gè)帶有無(wú)線通信接口的特殊網(wǎng)關(guān)設(shè)備， 也可以是一個(gè) 擁有 足夠能 源 供給和更多內(nèi)存 存儲(chǔ)空間 與計(jì)算 性能 的增強(qiáng)型傳感器節(jié)點(diǎn) ， 它與其他節(jié)點(diǎn)相比 通信、處理和存儲(chǔ) 信息的 能 力 較強(qiáng) 。 傳輸無(wú)線數(shù)據(jù)以及協(xié)同其他節(jié)點(diǎn)工作的作用。遠(yuǎn)程任 務(wù)管理和用戶與觀測(cè)節(jié)點(diǎn)之間的 交流 是借助 外部網(wǎng)絡(luò)，如 UAV、衛(wèi)星通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等。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)。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究包 含 4 類基本實(shí)體對(duì)象：目標(biāo)、傳感節(jié)點(diǎn)、 匯聚 節(jié)點(diǎn)和感知現(xiàn)場(chǎng)。其 作用是將 覆蓋 網(wǎng)絡(luò) 的 區(qū)域內(nèi) 對(duì) 感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息協(xié) 同 地 進(jìn)行 檢 測(cè)、處 理和傳 送 ，并將 信息傳輸 給觀察者。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) (Wireless Sensor Networks， WSNs)是一門 集 多學(xué)科高度交叉的前沿研究課題，它 將 傳感器、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)及通信、分布式信息處理等技術(shù) 集合 于一體。 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 。 不同于 一般 的 有線網(wǎng)絡(luò) ， 在 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中因?yàn)椴淮嬖?實(shí)際的物理骨干網(wǎng)絡(luò) ， 其 網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)?結(jié)構(gòu) 具有自組織性 ， 而且它的 動(dòng)態(tài)性 要 更強(qiáng)。因此，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中 路由協(xié)議 占有 舉足輕重 的地位。 路由協(xié)議 在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān) 著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的選取任務(wù)，即 要 在 無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)中 明確數(shù)據(jù) 傳輸 時(shí)通過(guò) 的具體路徑。 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。康奈爾大學(xué)、南加州大學(xué)等大學(xué)也進(jìn)行了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 在 通信協(xié)議 方面的相關(guān) 研究，提出了基于談判類協(xié)議（如 SPINPP 協(xié)議 [2]、 SPINEC 協(xié)議 [3]、 SPINBC 協(xié)議 [4]、 SPINRL 協(xié)議 [5]） 、定向發(fā)布類協(xié)議[6]、能源敏感類協(xié)議、多路徑類協(xié)議、介質(zhì)存取類協(xié)議、傳播路由類協(xié)議、基于 Cluster的協(xié)議、以數(shù)據(jù)為中心的路由算法。它充分 結(jié)合 了微電子、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算、分布式信息 處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電子信息 研究 領(lǐng)域 是 一個(gè)新 的發(fā)展 方向。 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。 因此 選擇和設(shè)計(jì)一個(gè)適合的路由算法是當(dāng)前的 主要任務(wù) 。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 因其寬廣的 應(yīng)用前景 而受到廣泛 的 關(guān)注， 而為了 實(shí)現(xiàn) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的大范圍覆蓋，必須 通過(guò) 多跳中繼的 形式 來(lái) 傳送 數(shù)據(jù)，這 就 要 依靠 相 對(duì)應(yīng) 路由協(xié)議的支 持 ，因而 路由協(xié)議 也 就 成為 了 當(dāng)前備受矚目的研究 熱點(diǎn)。因此人們對(duì)它投入了更多的關(guān)注，并將其應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)和軍事等各個(gè)領(lǐng)域。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。 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)體積較小，具有快速組網(wǎng)和抗毀性強(qiáng)的特點(diǎn)，成為一種全新的信息獲取方式。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)涉及計(jì)算機(jī)和通信，人工智能、自動(dòng)控制等多學(xué)科的綜合技術(shù)。 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 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 ....................