第7章无线传感器网络祥解.ppt

* 节点间的探测过程 * 定向扩散过程 * 数据传输过程 * S-MAC协议仿真 ☆仿真背景 有关定向扩散协议的原理和其它知识，见本书7.3.4节 ☆仿真拓扑 0 6 1 7 8 2 9 10 3 11 12 4 13 5 S-MAC协议仿真拓扑 * ☆仿真代码 S-MAC的仿真代码见电子资源和教材7.6.2节 ☆仿真结果和分析见教材172页 传感器节点探测过程 * 节点3传输数据到节点12 * 部分节点(0、2、3、5、6、12)能量已有所消耗 * 部分节点(0、2、3、5、6、12)能量开始不足 * 定向扩散路由协议的工作过程 ☆数据命名 为保证源节点的数据能正确传输到查询节点，DD协议采用了基于兴趣和数据的命名模式，即属性/值对 type = soldier //检测对象：士兵 interval = 100s //每隔100s发送一次事件 start = 15:10:30 //兴趣起始时间 duration = 10m //兴趣持续时间 rect = [100, 300, 200, 400] //区域 * ☆兴趣扩散 汇聚节点周期性向邻居节点广播兴趣消息 type = soldier //检测对象：士兵 interval = 0.5s // 每秒2个事件 rect = [100, 300, 200, 400] // 节点的范围 timestamp = 15:11:00 // 任务开始时间 expires at = 15:11:30 // 任务结束时间 * 节点S收到 节点A的兴趣 是否存在指向节点A的梯度 创建新的指向节点A的梯度 结束 是 开始 是否存在对应兴趣记录 否 创建新的兴趣记录 是 否 更新该梯度的时间戳 节点S收到节点A的兴趣的处理流程图 * ☆梯度建立 定向扩散协议在兴趣扩散时建立梯度，明确指定了数据率和发送数据的方向，能在源节点和汇聚节点间建立梯度，可靠传输数据 ☆路径加强 假定以数据传输时延作为路由加强的标准，汇聚节点就选择首先发来必威体育精装版数据的邻节点作为加强路径的下一跳，并向邻节点发送路径加强信息 * 定向扩散协议的问题 ☆负加强 负加强指当一条路径未被明显加强时，就终止相应梯度，即降低链路的传输速率，除非这些链路被显式加强 ☆环路消除 B D S C A 源节点 汇聚节点 * ☆多源和多接收节点 C Sink B D 梯度 源 事件 A 梯度 源 事件 Sink Y Sink X 多个源节点时梯度的建立 多个Sink节点时梯度的建立 * ☆路径修复 路径修复有助于失败或降级路径的局部修复，通过一定的加强机制，能改善由于能量耗尽和环境因素等影响等导致的路径故障或降级 C 梯度 源 事件 Sink * 定向扩散协议的特点 ☆以数据为中心 ☆数据传输是相邻节点间进行扩散 ☆算法中节点遵循本地交互原则 ☆网络梯度使得整个网络适应性比较强 * Sensor MAC协议 Sensor MAC协议概述 ☆是一种基于竞争的MAC层协议 ☆主要适用于节点空闲时间较长、可容忍较大时延的场合 ☆以802.11为基础，但又不像802.11那样复杂 ☆采用RTS/CTS/DATA/ACK作为基本传输机制 * Sensor MAC协议的机制 ☆周期性监听和休眠 节点空闲时自动转入休眠模式来减少侦听，并依据下列步骤建立调度表 ①节点首先侦听一段时间，如未听到其它节点的调度，随机选择一个时间休眠，并立即广播其调度 ②如果一个节点在选择自己调度前，从一个邻居节点收到调度，就遵循该邻居节点的调度，将自身调度设置为与之相同的追随节点，等待一个随机延迟(冲突避免)并广播其调度 * ③如果一个节点在选择自身调度后，收到邻居节点的调度，就采用这两种调度，并在休眠前广播自己的调度 接收者 发送者1 发送者2 发送者3 For SYNC For RTS 监听 休眠 休眠 SYNC CS 如果收到CTS则发送数据 CS CS CS RTS RTS SYNC 如果收到CTS则发送数据 发送者到接收者的三种可能情况的定时选择 * ☆虚拟簇机制 拥有相同调度信息的节点形成了一个虚拟簇 具有调度1 具有调度1,2 具有调度2 虚拟簇机制示意图 * ☆冲突减少和串音避免机制 ①多个节点同时向一个接收节点发送信息时，则需争用介质来减少冲突 ②RTS/CTS机制 ③考虑到数据分组常比控制分组长很多，则让干扰节点收到RTS/CTS