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无线传感网络的关键协议作用

如今网络路由协议的应用更加的广泛,随着传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通讯技术的发展,以大量的具有微处理能力的微型传感器节点组成的无线传感器网络(WSN)逐渐成为学术界的研究热点问题。今...

如今网络路由协议的应用更加的广泛,随着传感器技术、嵌入式技术、分布式信息处理技术和无线通讯技术的发展,以大量的具有微处理能力的微型传感器节点组成的无线传感器网络(WSN)逐渐成为学术界的研究热点问题。今天,我们主要分析无线传感器网络路由协议体系结构。

一、什么是无线传感器网络

无线传感器网络是21世纪最有影响的技术和改变世界的技术之一,与传统无线通讯网络Ad Hoc网络相比,WSN的自组织性、动态性、可靠性和以数据为中心等特点,使其可以应用到人员无法到达的地方,比如战场,沙漠等。未来的无线传感器网络将有更为广泛的前景。 

二、无线通讯网络路由协议

相对于传统无线通讯网络而言,传统无线通讯网络研究的重点放在无线通讯的服务质量(QoS)上,而无线传感器节点是随机分布,电池供电,因此目前无线传感器网络路由协议的研究重点是放在如何提高能量效率上,当前流行的几个无线传感器网络路由协议如下:

(1)SPIN网络路由协议  

SPIN(Sensor Protocol for Information via Negotiation)协议是一种以数据为中心的自适应网络路由协议。SPIN协议的目的是:通过节点之间的协商,解决Flooding协议和Gossiping协议的内爆和重叠现象。

SPIN网络路由协议有3种类型的消息,即ADC、REQ和DATA。ADC用于数据的广播,当某一个节点有数据可以共享时,可以用其进行数据信息广播。REQ用于请求发送数据,当某一个节点希望接受DATA数据包时,发送REQ数据包。

(2)Gossiping网络路由协议

Gossiping协议是在泛洪协议的基础上进行改进而提出的。它传播信息的途径是通过随机的选择一个邻居节点,获得信息的邻居节点以同样的方式随机的选择下一个节点进行信息的传递。这种方式避免了以广播形式进行信息传播的能量消耗,但其代价是延长了信息的传递时间。虽然Gossiping协议在一定程度上解决了信息的内爆,但是仍然存在信息的重叠现象。 

(3)泛洪网络路由协议

泛洪(Flooding)协议是一种传统的无线通讯网络路由协议。该网络路由协议规定,每个节点接受来自其他节点的信息,并以广播的形式发送给其他邻居节点。如此继续下去,最后将信息数据发送给目的节点。但这个协议容易引起信息的“内爆”(Implosion)和“重叠”(Overlap),造成资源的浪费。因此在泛洪协议的基础上,提出了闲聊(Gossiping)协议。

(4)DATA为传感器采集的数据包

在发送一个DATA数据包之前,一个传感器节点首先对外广播ADV数据包,如果某一个节点希望接受要传来的数据信息,则向发送ADV数据包的节点回复REQ数据包,因此,便建立起发送节点和接受节点的联系,发送节点便向接受节点发送DATA数据包。

三、无线传感器网络路由协议体系结构

无线传感器网络体系结构传感器网络通常包括传感器节点,汇聚节点和管理节点。传感器节点任意的分布在某一监测区域内,节点以自组织的形式构成网络,通过多跳中继方式将监测数据传送到汇聚节点,最后通过Internet或其他网络通讯方式将监测信息传送到管理节点。同样的,用户可以通过管理节点进行命令的发布,告知传感器节点收集监测信息。

在无线传感器网络中,网络路由协议不仅关心单个节点的能量消耗,更关心整个网能量的均衡消耗,这样才能延长整个网络的生存期。同时,无线传感器网络是以数据为中心的,这在网络路由协议中表现的最为突出,每个节点没有必要采用全网统一的编址,选择路径可以不用根据节点的编址,更多的是根据感兴趣的数据建立数据源到汇聚节点之间的转发路径。目前提出了很多类型的传感器网络路由协议,就是基于上述的目的。 

 

无线传感器网络逐渐成为人们谈论的焦点,网络路由协议的应用也更加的广泛,我们断定未来的无线传感器网络将有更为广泛的前景。

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