物联网的核心技术-传感器网络ppt课件

1、 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESSensor Networks By John XuMobile: johnblovue BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN

2、EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESTOI 传感器网络相关技术引见传感器网络相关技术引见无线网络的分类为了满足人们的通讯要求，无线网络正越来越随深化我们的生活。随着通讯技术、嵌入式计算技术、信息处置技术和传感器技术的飞速开展和日益成熟，集数据采集、处置，数据传输、通讯等一体的无线传感器网络引起了人们极大的注重。目前无线网络可分为两类:其一为有根底设备网,需求有线衔接的固定基站来直接对网络中每一节点进展组织协调,无线局域网和传统的蜂窝网都属于该类;另一类为无根底设备网,即无线Ad hoc网络,其中节点采用分布式运转并具有相对独立的路由维护功能 。无线Ad ho

3、c网络源于七十年代美国军方分组无线网,随后IEEE在建立802.11规范时,将分组无线网改称为Ad hoc网络,意为“仅为特定目的、情况或场所的,这类网络的突出特性是具备自组织才干。根据网络中节点能否可挪动,无线Ad hoc网络又可分为两类如图1: 一类为挪动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network,简称MANET),1997年IETF网络工程义务组成立了MANET任务组,旨在对该类型网络的路由算法进展研讨和开发; 另一类为无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN) ,网络拓扑构造固定或变化缓慢,此类网络试图经过在远控区域布撒大量传感器,然

4、后由各传感器节点(简称节点) 自行协调来迅速组建通讯网,在能量利用率优先思索原那么下进展任务义务划分以获取监视区域信息。 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESTOI RFID技术技术 无线传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造与传统网络相比，传感器网络具有以下特征：节点分布极其稠密且数目很大。传感器网络中节点能量、存储空间及计算才干等资源非常

5、有限，且能量资源等无法补充。在传感器网络中，传感节点在布置终了后，除了少数节点需求挪动以外，大部分节点都是静止的。多跳通讯。由于低功率射频器件的信号传播范围有限，WSN 应该能支持多跳通讯，以下图表示了从节点Asource到BSsink的多跳传输过程。高度自顺应的自治才干。由于运用的特殊性节点能量较低或节点的挪动、添加、消亡，WSN必需是可以自我配置的，需求很强的自顺应才干和强壮性。 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESF

6、LOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES感知才干计算才干通讯才干体积小能耗小由六部分组成 无线传感器无线传感器 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESSensing UnitProcessing UnitLocation Finding SystemPower UnitSensor ADCprocessorStorageTransceive

7、r MobilizerPower generator同网络衔接使传感节点与其它节点协作传感器和数模转换最重要的单元在网络中准确的定位为完成特定义务能够需求节点挪动 无线传感器无线传感器 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES环境监测无线传感器网络典型运用无线传感器网络典型运用 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE

8、TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES海洋控制无线传感器网络典型运用无线传感器网络典型运用 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES医疗监测无线传感器网络典型运用无线传感器网络典型运用 BLOVUE TOI LAB,

9、 All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESTOI RFID技术技术 与其它网络一样，传感器网络的协议栈包括运用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。研讨热点主要集中在数据链路层和网络层。无线传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造物理层物理层Physical LayerPhysical Layer 无线通讯方式有射频无线通讯方式有射频(RF-radio frequency)(R

10、F-radio frequency)和红外和红外(IR-infrared)(IR-infrared)两种。由于红两种。由于红外方式的方向性限制外方式的方向性限制, ,使其运用更多的局限在点对点直接通讯使其运用更多的局限在点对点直接通讯, ,故无线传感器网络倾向故无线传感器网络倾向于射频通讯。于射频通讯。 在通迅频带运用上可参考免恳求的在通迅频带运用上可参考免恳求的ISMISMIndustrial Security Manual,Industrial Security Manual,工业平工业平安手册工业、科学和医疗开放频段安手册工业、科学和医疗开放频段2.4GHz2.4GHz全球、全球、433

11、MHz433MHz欧洲和欧洲和917MHz917MHz美国。当通讯网络任务在开放频带时也会遭到其它外部系统的影响，运用美国。当通讯网络任务在开放频带时也会遭到其它外部系统的影响，运用时必需采取抗干扰微波炉、时必需采取抗干扰微波炉、802.11b802.11b和蓝牙等设备措施。和蓝牙等设备措施。 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESTOI RFID技术技术 无线

12、传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造链路层链路层Data Link LayerData Link Layer 链路层协议用于建立可靠的点到点或点到多点通讯链路链路层协议用于建立可靠的点到点或点到多点通讯链路, ,主要由介质访问控制主要由介质访问控制(Medium Access Control ,(Medium Access Control ,简称简称MAC) MAC) 组成组成,MAC,MAC协议的根本作用是防止点到点通讯时冲协议的根本作用是防止点到点通讯时冲突的发生。突的发生。 传感器网络的传感器网络的MACMAC协议必需满足两项根本要求协议必需满足两项根本要求: :首先

13、是组建网络底层根底设备首先是组建网络底层根底设备, ,实实现多跳并具备自组织特性的节点无线通讯现多跳并具备自组织特性的节点无线通讯; ;其次是在节点通讯过程中实现平等高效的资其次是在节点通讯过程中实现平等高效的资源共享。针对源共享。针对WSNWSN的的MACMAC提出了以下三种处理方案提出了以下三种处理方案: : BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESTOI R

14、FID技术技术 链路层链路层Data Link LayerData Link Layer SMACS ( Self SMACS ( SelfOrganizing Medium Access Control for Sensor NetworksOrganizing Medium Access Control for Sensor Networks自自组织传感器介质访问控制组织传感器介质访问控制) )和和EAR ( Eavesdrop And RegisterEAR ( Eavesdrop And Register窃听登记窃听登记) :SMACS) :SMACS实现网实现网络启动和链路层组织络启

15、动和链路层组织, EAR, EAR算法完成挪动节点和传感器网络的无缝衔接。算法完成挪动节点和传感器网络的无缝衔接。 SMACS SMACS是节点不需依托主控中心而可以独立进展邻居节点发现、建立并维护表单是节点不需依托主控中心而可以独立进展邻居节点发现、建立并维护表单的自组织分布式网络底层根底协议的自组织分布式网络底层根底协议, ,这种协议将邻居发现与信道分配有机地结合起来。这种协议将邻居发现与信道分配有机地结合起来。EAREAR是对是对SMACSSMACS引入了挪动节点引入了挪动节点, ,网络模型依然呈静态性，每个挪动节点对临近的静态节网络模型依然呈静态性，每个挪动节点对临近的静态节点担任。这

16、种时隙分配机制的缺乏在于当节点属于不同子网时有能够无法建立衔接。点担任。这种时隙分配机制的缺乏在于当节点属于不同子网时有能够无法建立衔接。 组合组合TDMA/ FDMA:TDMA/ FDMA:根据射频传输耗费的能量来优化选取信道的数量根据射频传输耗费的能量来优化选取信道的数量, ,当用于发送当用于发送耗费能量过多时趋于耗费能量过多时趋于TDMATDMA任务方式任务方式, ,而在以接纳为主要能量耗费时更趋向于而在以接纳为主要能量耗费时更趋向于FDMAFDMA任务方任务方式式; ;无线传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造链路层链路层Data Link LayerData Lin

17、k Layer 基于基于CSMA (Carrier Sense Multiple AccessCSMA (Carrier Sense Multiple Access载波侦听多址接入载波侦听多址接入) ) 法法: :任何任何CSMACSMA框框架由侦听机制和退避机制两个主要部分组成。架由侦听机制和退避机制两个主要部分组成。 留意：传统的留意：传统的CSMACSMA是在随机分布传输假设根底上趋向于独立的点对点数据流是在随机分布传输假设根底上趋向于独立的点对点数据流, ,针针对传感器的对传感器的MACMAC协议必需可以提供数量可变的、高度相关的、定期占支配作用的数据流。协议必需可以提供数量可变的、高

18、度相关的、定期占支配作用的数据流。一种自顺应传输速率控制一种自顺应传输速率控制(ARC, adaptive transmission rate control)(ARC, adaptive transmission rate control)的方法被提出的方法被提出来平衡源发起与数据流通的速率来平衡源发起与数据流通的速率, ,这种计算特性相比音讯握手机制更为能量高效这种计算特性相比音讯握手机制更为能量高效, ,而且试而且试图经过不断调整传输速率和改动相位防止冲突的反复发生。图经过不断调整传输速率和改动相位防止冲突的反复发生。 BLOVUE TOI LAB, All Rights Protect

19、edBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES无线传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造网络层网络层(Network Layer) (Network Layer) 自治性在大量节点参与的网络中是必要的自治性在大量节点参与的网络中是必要的, ,为激活网络的衔接节点必需建立有效为激活网络的衔接节点必需建立有效的机制来组网。的机制来组网。 现有的现有的Ad hocAd hoc路由协议可分为路由协议可分为: : 表驱动型表驱动

20、型(Proactive Protocols(Proactive Protocols先验式协议先验式协议) )每个节点需不断维护并更新路由表每个节点需不断维护并更新路由表, , 典型协议典型协议DSDV( Destination Sequenced Distance Vector,DSDV( Destination Sequenced Distance Vector,间隔矢量目的序列间隔矢量目的序列).). 按需驱动型按需驱动型(Reactive Protocols(Reactive Protocols反响式协议反响式协议) )仅当需求时进展路由仅当需求时进展路由, ,源节点发起源节点发起路由探

21、测过程路由探测过程, ,典型协议典型协议DSR ( Dynamic Source Routing,DSR ( Dynamic Source Routing,动态源路由动态源路由) ) 、AODV (Ad hoc AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector Routing ,Ad hocOn Demand Distance Vector Routing ,Ad hoc按需间隔矢量路由按需间隔矢量路由).). 混合式的路由协议混合式的路由协议( Hybrid protocols)( Hybrid protocols)是上述两种类型的结合是上述两种类型的结合, ,如

22、如ZRP ( Zone ZRP ( Zone Routing Protocol ,Routing Protocol ,区域性路由协议区域性路由协议) ) 。网络层网络层(Network Layer) (Network Layer) Ad hoc Ad hoc网络路由协议设计通常是将网络路由协议设计通常是将QOSQOS摆在首位摆在首位, ,一些网络协议对一些网络协议对WSNWSN的建立有一的建立有一定指点意义定指点意义, ,但并不能完全适用于能量受限的但并不能完全适用于能量受限的WSNWSN。WSN WSN 路由协议设计要服从如下原那么路由协议设计要服从如下原那么: : (1) (1) 能量利用

23、率优先思索能量利用率优先思索; ; (2) (2) 数据为中心数据为中心; ; (3) (3) 不影响传感器节点探测精度条件下的数据聚合不影响传感器节点探测精度条件下的数据聚合; ; (4) (4) 理想的节点定位和目的追踪。理想的节点定位和目的追踪。 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES无线传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造传输层传输层

24、(Transport Layer)(Transport Layer) 当当WSNWSN需求接入需求接入InternetInternet或其它外部网时该层才是特别必需的或其它外部网时该层才是特别必需的, ,任务在任务在ISM ISM 工工业平安手册频段的设备能够出现较高的数据包错误率业平安手册频段的设备能够出现较高的数据包错误率, ,建立一套端到端的传输与阻塞建立一套端到端的传输与阻塞控制协议可以很好地满足控制协议可以很好地满足WSNWSN的系统需求。的系统需求。 在协议栈的高层采用确认与重传机制明显要比底层复杂的错误处置控制码方式易在协议栈的高层采用确认与重传机制明显要比底层复杂的错误处置控制

25、码方式易于实现可靠的数据传输。于实现可靠的数据传输。 另外另外, ,由于大量传感器规划密度能够会高于需求由于大量传感器规划密度能够会高于需求, ,各传感器节点经过在部分区域内各传感器节点经过在部分区域内结合信息进展冗余处置结合信息进展冗余处置, ,减少和紧缩数据量可确保传输数据的高效性。减少和紧缩数据量可确保传输数据的高效性。 但据目前了解针对传输层还没有提出进一步规划和发布相关的讨论。但据目前了解针对传输层还没有提出进一步规划和发布相关的讨论。运用层运用层Application LayerApplication Layer WSN WSN主要运用于对事件的探测主要运用于对事件的探测, ,然而

26、事件的探测往往需求一个或多个节点上多然而事件的探测往往需求一个或多个节点上多种传感器的协作。种传感器的协作。 例如在火灾探测上需结合烟雾、温度甚至更多种探测景象加以综合评定。例如在火灾探测上需结合烟雾、温度甚至更多种探测景象加以综合评定。 这个多种不同信息结合的过程称为数据交融这个多种不同信息结合的过程称为数据交融, ,它有四个显著特点它有四个显著特点: : (1) (1) 冗余处置冗余处置: :同一个鼓励信号可被不同传感器捕获同一个鼓励信号可被不同传感器捕获, ,剔除反复不用要信息剔除反复不用要信息; ; (2) (2) 补充信息补充信息: :一种传感器捕获一种特征一种传感器捕获一种特征,

27、,多种特征的结合将获得更全面信息多种特征的结合将获得更全面信息; ; (3) (3) 及时信息及时信息: :多传感器的并行采集与处置多传感器的并行采集与处置; ; (4) (4) 低本钱信息低本钱信息: :为获得准确信息而需单个功能强大但高价的传感器可用多种为获得准确信息而需单个功能强大但高价的传感器可用多种廉价的传感器共同实现。廉价的传感器共同实现。 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS

28、FLOWERS IN EYES运用层Application Layer 数据交融在WSN的运用层实现,显然传输已交融的信息要比未经处置的数据节省能量。 传感器网络的突出特点是针对性太强而限制了其适用范围,倘假设WSN中节点可以采用多种类别传感器,合理的对采集数据进展交融不但可以改善信息获取的质量,更可以扩展网络的运用领域。无线传感器网络的特征与体系构造无线传感器网络的特征与体系构造 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFL

29、OWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES拓扑类型功耗传输距离星型网络低短网状网络高长混合网络低长混合网络拓扑混合网络拓扑运用系统笼统运用系统笼统 无线传感器网络构造无线传感器网络构造 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES1 1SinkSink节点：挪动用户终端，位置不固定，具有感知、获取定位信息和数据聚集节点：挪动用户终端，位置不固定，具有

30、感知、获取定位信息和数据聚集等功能。等功能。2 2NodeNode节点：网络路由节点，位置相对固定，具有感知、发布定位信息、数据交节点：网络路由节点，位置相对固定，具有感知、发布定位信息、数据交融和路由等功能。融和路由等功能。3 3DeviceDevice节点：网络设备节点，位置相对固定，具有感知、获取定位信息等功能。节点：网络设备节点，位置相对固定，具有感知、获取定位信息等功能。 无线传感器网络构造无线传感器网络构造 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HAND

31、S FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES 参照IEEE 802.15.4 规范底层构造，对PHY、MAC层进展设计与实现。 物理层PHY和MAC层经过数据效力访问点PD-SAP、MACPS-SAP和管理实体效力访问点 PLME-SAP、MLME-SAP与上下层交互，提供数据和管理效力。 无线传感器网络构造无线传感器网络构造 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLO

32、WERS BY HANDS FLOWERS IN EYES传感器节点分布于网络的各个部分，用于搜集数据，并且将数据路由至信息搜集节点Sink不同的路由协议其路由方式各有不同，传输数据的最初的节点称为source节点。信息搜集节点基站node，挪动或固定的节点与信息处置节点处置中心经过广域网络如Internet 网络或者卫星网络进展通讯，从而对搜集到的数据进展处置。无线传感器网络任务原理无线传感器网络任务原理 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOW

33、ERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES网络中的节点大致可分为三类:普通节点Sensor节点采集测试信息；sink(数据聚集)节点搜集普通节点中的数据并进展存储、处置、上传；网关节点实现sink节点与处置中心或其它外部网络的衔接。通常sink节点兼有了网关节点功能。作为网络底层硬件根底的测试节点模型如下图,主要由数据采集、处置、传输和电源四个部分组成。前端由传感器进展监测区域内待测对象的信息采集;微控单元实现数据的分析处置、存储等功能;无线传输模块担任短间隔节点间互连。无线传感器网络任务原理无线传感器网络任务原理 BLOVUE TOI LAB, A

34、ll Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES针对WSN的特点与通讯需求,国内外科研人员设计了多种面向WSN的路由协议。在路由协议的设计过程中，主要思索以下要素：节能Energy efficiency、可扩展性Scalability、强壮性Haleness、传输延迟Latency、容错性Fault-tolerance、准确度Accuracy和效力质量QOS。如今将目前各类的路由算法作了以下四种分类： 泛

35、洪方式Flooding 集群方式Clustering 地理信息方式Geographic 基于效力质量方式QOSawareness。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式 泛洪方式(Flooding)中的路由算法主要从数据传输的角度思索,每个传感器节点既能搜集发生的事件产生数据,也能作为中继节点进展数据转发,初

36、始路由表经过运用泛洪法来建立。 根据路由表建立和维护过程是由sink节点发起还是由sensor节点发起,我们又可将该类细分为以下三种方式： 传统方式,指最根本的泛洪法,sensor节点以广播的方式将收到的分组传送给本人的邻居节点直至该分组到达sink节点; 事件驱动方式(eventdriven),以感知环境数据的sensor节点自动广播分组为特征,该分组基于路由表选取适当途径到达sink 节点; 查询驱动方式(querydriven),以sink节点广播与运用相关的查询恳求(interest) ,经过其邻居节点泛洪到整个网络,满足该查询恳求的sensor那么选取适当途径发送数据。无线传感器网络

37、路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding:传统方式分散法(Flooding)是一种传统的网络通讯路由技术。网络节点对接纳到的音讯以广播方式发给它的每一个邻居节点,每一个邻居节点继续转发给临近节点(不包括前面曾经参与过转发的节点) ,直到将数据传输到目的节点。其优点是实现简单可减小路由计算耗费能量,缺乏之处表如

38、今信息“爆炸(Implosion) 和“重叠(Overlap) ,呵斥资源浪费与信道阻塞。闲聊法(Gossiping)采用随机原那么选取临近的一个节点进展转发,虽然防止了信息“爆炸但仍无法防止数据盲目传输,添加了传输所需时间。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding:事件驱动方式event-dr

39、ivenSPIN SPIN( Sensor Protocols for Information via Negotiation)是一组基于协商并且具有能量自顺应功能 的信息传播协议。它运用三种类型的信息进展通讯,即ADVadvertise、REQ和DATA信息。在传送DATA信息前,传感器节点仅广播该包含DATA数据描画机制的ADV信息,当接纳到相应的REQ恳求信息时,才有目的地发送DATA信息。运用基于数据描画的协商机制和能量自顺应机制的SPIN协议可以很好地处理传统的flooding和gossiping协议所带来的信息爆炸信息反复和资源浪费等问题.无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协

40、议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding: 事件驱动方式event-driven Rumor Routing 该算法是事件驱动和查询驱动相结合的一种Flooding方法,每个sensor节点都维持一个事件列表,其表项方式事件的根本描画，该节点到事件源节点的间隔，传送该事件的上一跳sensor节点; 另外,在网络中引入了一个具有长生命周期

41、的报文Agent,其作用是：1.用于源节点在网络中广播感知事件的描画信息。2.优化和更新网络中较短、效率较高的途径。Agent也同样维持一个事件列表，其标项方式事件的根本描画，Agent到事件源节点的间隔。事件驱动方面： 当网络节点捕获一个事件，将其添加到事件列表中，同时阐明其和事件的间隔为0。并利用Agent将事件逐渐广播出去。查询驱动方面： 任何节点都能够产生查询恳求。当节点包含查询恳求，以恣意的方向向邻居节点广播查询恳求。当查询恳求找到与之相对应的事件途径，路由其对应的事件；当查询机制消亡依然没有找到事件途径，恳求重传或放弃事件或泛洪查询。 无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议

42、BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding:事件驱动方式event-drivenRumor Routing Agent到达某个节点，一方面，Agent将包含的事件列表和该节点的事件列表结合优化，生成另外的Agent和该节点的事件列表。另一方面，Agent将所含的事件列表传播给下一个节点。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVU

43、E TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding :事件驱动方式event-drivenEnergy-aware routing 该算法的主要思绪是思索到假设一切报文都在某几条最优途径传输,会呵斥该途径相关sensor节点能量很快被耗尽的情况,于是在建立路由的过程中,同时建立多条次优途径和概率模型,最终根据每条途径对应的概率值进展报文转发以实现初步的网络负载

44、平衡,从而到达提高网络整体生命期的目的。 缺乏的是,该算法在建立多条途径的时候需求交换相邻节点的位置信息以及对节点进展一致的编址,这在很大程度上加大了路由建立过程的代价该算法对于节点失效的思索不充分,也不适宜sensor节点具有挪动的特性。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding:查询驱动方式q

45、uery-drivenDD 定向分散路由DDDirected Diffusion分散是一种以数据为中心的信息传播协议。由sink点发送出带有义务描画的interest义务描画符,每个节点将收到的interest保管到存储区,interest实体包括一个时间戳和一些梯度域(a所示)。在interest遍及整个网络后从节点到sink点的梯度就完全建立了,同时激活传感器来采集与该interest相匹配的信息，然后向sink节点发送b所示。节点对采集的信息进展简单的预处置后,利用本地化规那么和加强算法建立一条到达目的节点的最正确路经时间最短(c所示)。该算法具有很好的节能和可扩展特性。无线传感器网络路

46、游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding:查询驱动方式query-drivenGradient based Routing 该算法是对Directed Diffusion算法的一种改良,目的使数据报文传输的总跳数最小而区别于的总时间最短。算法在interest报文传送的过程中,计算sensor节点到sink节点

47、的最小跳数作为其height值,并计算本身的height和邻节点的height差值作为两节点间链路的Gradient值(与Directed Diffusion中的gradient不同),路由时,选取与该节点相连的最大Gradient对应的链路进展数据报文转发。该算法还引入了一些辅助措施,比如进展数据交融和负载平衡来提高传感器网络的最大生命期。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES

48、FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES泛洪方式Flooding:查询驱动方式query-drivenCOURGAR和ACQUIRE 这两种算法将整个传感器网络看作分布式数据库,COURGAR在网络层引入了查询层的概念,建立了一个资源不受限、担任查询管理的头节点,由它产生查询方案、其它节点任务负载管理和数据聚集,从而使传感器网络支持复杂事件查询。 ACQUIRE是COURGAR的改良,更好地根据能量耗费情况进展复杂查询。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, A

49、ll Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES集群路由协议集群路由协议 集群路由协议中集群路由协议中, ,网络通常被划分为簇网络通常被划分为簇(cluster) ,(cluster) ,每个簇由一个簇首每个簇由一个簇首(cluster (cluster head)head)和多个簇成员和多个簇成员(cluster member)(cluster member)组成组成, ,这些簇首构成高一级的网络这些簇首构成高一级的网络, ,在高一级网络在高一级网络中中, ,又可以分簇又可

50、以分簇, ,再次构成更高一级的网络再次构成更高一级的网络, ,直至最高级。直至最高级。 分级构造中分级构造中, ,簇首节点不仅担任所管辖簇内信息的搜集和交融处置簇首节点不仅担任所管辖簇内信息的搜集和交融处置, ,还担任簇间还担任簇间数据的转发。集群路由协议中每个簇的构成通常是基于传感器节点的保管能量和与簇数据的转发。集群路由协议中每个簇的构成通常是基于传感器节点的保管能量和与簇首的接近程度首的接近程度, ,同时为了延伸整个网络的生存期同时为了延伸整个网络的生存期, ,簇首节点的选择需求周期更新。簇首节点的选择需求周期更新。 集群路由的优点是适宜大规模的传感器网络环境集群路由的优点是适宜大规模的

51、传感器网络环境, ,可扩展性较好。缺陷是簇首可扩展性较好。缺陷是簇首节点的可靠性和稳定性对全网性能影响较大节点的可靠性和稳定性对全网性能影响较大, ,信息的采集和处置也会耗费簇首大量的能信息的采集和处置也会耗费簇首大量的能量量. .无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES集群路由协议:单层方式(single tie)L

52、EACH LEACHLowEnergy Adaptive Clustering Hierarchy是一种基于多簇构造的路由协议。它的根本思想主要根据sensor节点接纳到的信号强度进展集群分组，簇内是经过随机循环地选择簇首节点将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中,从而到达降低网络能源耗费、提高网络整体生存时间的目的。 在数据传输过程中，每个簇的簇头采用时分复用TimeDivision Multiple Accessing，TDMA的方式给簇内节点分配信道资源。簇间采用码分多址CodeDivision Multiple Accessing，CDMA的方式减小相互关扰。不同的簇采用不同的

53、正交码同时进展扩频传输。 LEACH在运转过程中不断地循环执行簇重构过程。每个重构过程分成两个阶段:簇的建立阶段和传输数据的稳定阶段。为了节省资源开销,稳定阶段的继续时间要长于建立阶段的继续时间。与普通的基于平面构造的路由协议和静态的基于多簇构造的路由协议相比。LEACH可以将网络整体生存时间延伸15%.无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FL

54、OWERS IN EYES集群方式(Clustering):单层方式(single tie)PEGASIS and Hierarchical PEGASIS 思索到分组的开销,该算法对LEACH进展了改良。以构成节点链来取代集群分组。在一切sensor节点中,选择独一一个sensor节点作为网关与sink节点相连,其他节点根据传输令牌分步传输,每个节点收到报文后能与本人的感知数据进展聚集,最后聚集到网关节点。 虽然性能获得了提升,然而由于传输是异步的,呵斥报文传输时间过长。Hierarchical PEGASIS进展了进一步改良,在不相邻的节点间,算法允许并发传输。无线传感器网络路游协议无线传

55、感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES群集方式Clustering:分层方式hierarchical-tieTEEN和APTEEN 节能的门限值敏感路由TEEN( Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol)是具有实时性的路由协议。它采用与LEACH一样的多簇构造和运

56、转方式。不同的是，在簇的建立过程中，随着簇首节点的选定，簇首除了经过TDMA方法实现数据的调度,还向簇内成员广播有关数据的硬门限值和软门限值两个参数。前者是指被检测事件属性符合查询要求,可以激活sensor节点的门限值;后者是指事件属性超越硬门限值后,其变化又超越相对门限,可以使sensor节点产生数据传输的门限值。经过设置硬门限值和软门限值两个参数, TEEN可以大大地减少数据传送的次数,从而到达比LEACH算法更节能的目的。该协议的优点是适用于实时运用系统,可以对突发事件做出快速反响。它的缺陷是不适用于需求继续采集数据的运用环境。 故APTEEN (Adaptive Threshold s

57、ensitive Energy Efficient sensor Network protocol) 做了一定改良以同时提供了对周期性事件报告的支持。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Rights Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES群集方式Clustering:分层方式hierarchical-tieEnergy-aware for cluster-based

58、 networks 该算法也是基于LEACH 算法和Energy-aware routing的改良。引入了资源不受限的Gateway节点,采用两级集群的方式。Gateway能进展数据聚集和根据对sensor节点能量的检测协调其任务方式切换:休眠、传感、数据中继。VGA VGA (Virtual Grid Architecture routing)是LEACH 算法的一个改良。其主要出发点就是在集群分组中进展部分和全局的多次数据聚集从而减少冗余数据的传输。该算法将传感器所在区域切分为正方形网格,每个网格在某一时辰运用一个sensor节点任务,其它休眠。基于相邻网格的sensor节点感知到的数据具

59、有相关性,算法选取其中一个网格内活泼节点作为部分的的聚集节点,这些节点间的路由那么采用类似于Directed Diffusion算法。SOPSelf-organizing Protocol) 该协议主要适用于具有异构节点的传感器网络。运用资源限制小的节点作为路由器,并固定其位置;其它sensor节点可以是静止也可以是运动的,经过固定放置的路由节点接入整个网络。每个sensor节点还可以经过接入路由器获得编址,组成类似于局域网的域空间。无线传感器网络路游协议无线传感器网络路游协议 BLOVUE TOI LAB, All Rights ProtectedBLOVUE TOI LAB, All Ri

60、ghts Protected.FLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYESFLOWERS BY HANDS FLOWERS IN EYES地理信息方式地理信息方式GeographicGeographic 思索到思索到sensorsensor节点可以直接获取本身地理位置，或者经过某些标杆节点获取，节点可以直接获取本身地理位置，或者经过某些标杆节点获取，在很多路由算法中，将其引入研讨讨论，获得了良好的效果。在很多路由算法中，将其引入研讨讨论，获得了良好的效果。GEAR( Geographic and Energy Aware Routing)GEAR( Geographic a