| |
傳感器網(wǎng)絡體系結構
傳感器網(wǎng)絡通常包括傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。傳感器節(jié)點任意的分布在某一監(jiān)測區(qū)域內，節(jié)點以自組織的形式構成網(wǎng)絡，通過多跳中繼方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點，最后通過Internet或其他網(wǎng)絡通訊方式將監(jiān)測信息傳送到管理節(jié)點。同樣的，用戶可以通過管理節(jié)點進行命令的發(fā)布，告知傳感器節(jié)點收集監(jiān)測信息。
傳感器節(jié)點是一個具有信息收集和處理能力的微系統(tǒng)，集成了傳感器模塊、信息處理模塊、無線通訊模塊和能量供應模塊。
傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和轉換，信息處理模塊負責管理整個傳感器節(jié)點、存儲和處理自身采集的數(shù)據(jù)或者其他節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)，無線通訊模塊負責與其他傳感器節(jié)點進行通訊，能量供應模塊負責對整個傳感器網(wǎng)絡的運行進行能量的供應。
傳感器能量的供應是采用電池，節(jié)點能量有限，考慮盡可能的延長整個傳感器網(wǎng)絡的生命周期，在設計傳感器節(jié)點時，保證能量供應的持續(xù)性是一個重要的設計原則。傳感器節(jié)點能量消耗的模塊主要是包括傳感器模塊、信息處理模塊和無線通訊模塊，而絕大部分的能量消耗是集中在無線通訊模塊上，約占整個傳感器節(jié)點能量消耗的80%。因此，目前提出的傳感器節(jié)點通訊路由協(xié)議主要是圍繞著減少能量消耗延長網(wǎng)絡生命周期而進行設計的。
在無線傳感器網(wǎng)絡中，路由協(xié)議不僅關心單個節(jié)點的能量消耗，更關心整個網(wǎng)能量的均衡消耗，這樣才能延長整個網(wǎng)絡的生存期。同時，無線傳感器網(wǎng)絡是以數(shù)據(jù)為中心的，這在路由協(xié)議中表現(xiàn)的最為突出，每個節(jié)點沒有必要采用全網(wǎng)統(tǒng)一的編址，選擇路徑可以不用根據(jù)節(jié)點的編址，更多的是根據(jù)感興趣的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點之間的轉發(fā)路徑。目前提出了很多類型的傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議，就是基于上述的目的。
無線通訊網(wǎng)絡路由協(xié)議
相對于傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡而言，傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡研究的重點放在無線通訊的服務質量(QoS)上，而無線傳感器節(jié)點是隨機分布，電池供電，因此目前無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的研究重點是放在如何提高能量效率上，當前流行的幾個無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議如下：
泛洪協(xié)議
泛洪(Flooding)協(xié)議[2]是一種傳統(tǒng)的無線通訊路由協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定，每個節(jié)點接受來自其他節(jié)點的信息，并以廣播的形式發(fā)送給其他鄰居節(jié)點。如此繼續(xù)下去，最后將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給目的節(jié)點。但這個協(xié)議容易引起信息的“內爆”(Implosion)和“重疊”(Overlap),造成資源的浪費。因此在泛洪協(xié)議的基礎上，提出了閑聊(Gossiping)協(xié)議。
Gossiping協(xié)議
Gossiping協(xié)議[6]是在泛洪協(xié)議的基礎上進行改進而提出的。它傳播信息的途徑是通過隨機的選擇一個鄰居節(jié)點，獲得信息的鄰居節(jié)點以同樣的方式隨機的選擇下一個節(jié)點進行信息的傳遞。這種方式避免了以廣播形式進行信息傳播的能量消耗，但其代價是延長了信息的傳遞時間。雖然Gossiping協(xié)議在一定程度上解決了信息的內爆，但是仍然存在信息的重疊現(xiàn)象。
SPIN協(xié)議
SPIN(Sensor Protocol for Information via Negotiation)協(xié)議[7]是一種以數(shù)據(jù)為中心的自適應路由協(xié)議。SPIN協(xié)議的目的是：通過節(jié)點之間的協(xié)商，解決Flooding協(xié)議和Gossiping協(xié)議的內爆和重疊現(xiàn)象。SPIN協(xié)議有3種類型的消息，即ADC、REQ和DATA。
ADC用于數(shù)據(jù)的廣播，當某一個節(jié)點有數(shù)據(jù)可以共享時，可以用其進行數(shù)據(jù)信息廣播。
REQ用于請求發(fā)送數(shù)據(jù)，當某一個節(jié)點希望接受DATA數(shù)據(jù)包時，發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包。
DATA為傳感器采集的數(shù)據(jù)包。
在發(fā)送一個DATA數(shù)據(jù)包之前，一個傳感器節(jié)點首先對外廣播ADV數(shù)據(jù)包，如果某一個節(jié)點希望接受要傳來的數(shù)據(jù)信息，則向發(fā)送ADV數(shù)據(jù)包的節(jié)點回復REQ數(shù)據(jù)包，因此，便建立起發(fā)送節(jié)點和接受節(jié)點的聯(lián)系，發(fā)送節(jié)點便向接受節(jié)點發(fā)送DATA數(shù)據(jù)包。
定向擴散(Directed Diffusion)協(xié)議 |
| 【收藏】【打印】【進入論壇】 |
|
|
|
|
| |
|
|
|
