无线传感网络 整理讲解.doc

第一章 1:无线传感网络特点： 1．传感器节点数目大，密度高，采用空间位置寻址。 2．传感器节点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议） 3．无线传感网络的拓扑结构易变化，有自组织能力。（与传统的有不同的特点和技术要求：它根据需要可以在工作和休眠之间切换，因此网络的拓扑结构容易发生变化，传统的网络重在QoS和更大的宽带保证，并且是静止的。无线传感器网络需要节省能量，保证连通性和延长运行寿命） 4．传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。 与无线Ad-hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁、广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限。） 2：WSN，Ad hoc和无线宽带网络关系及各自特点： 相同点： 基本不需要人的干预，大部分工作是以自组织的方式完成的，二者统称为自组织网络（Self-Organization Networks）。二者的研究都是追求低功耗的自组织网络设计。 不同点： （1）网络拓扑结构和工作模式各不相同。 Ad hoc网络: 网络拓扑结构动态变化。 WSN: 网络拓扑结构是（准）静态的。 （2）工作模式不同。 WSN: 多对一(Many-to-One)通信，节点之间几乎不会发生消息交换。以数据为中心（Data Centric），与组播正好相反 Ad Hoc网络 ：网络中任意两节点之间都有通信的可能。 3：传感器节点4个模块构成： 传感器模块：信息采集、数据转换 处理器模块：控制、数据处理、网络协议 无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据 能量供应模块：提供能量 4：拓扑结构： 无线传感器网络的网络拓扑结构是组织无线传感器节点的组网技术，有多种形态和组网方式。按照其组网形态和方式来看，有集中式、分布式和混合式。 集中式结构：类似移动通信的蜂窝结构，集中管理； 分布式结构：类似Ad Hoc网络结构，可自组织网络接入连接，分布管理； 混合式结构：包括集中式和分布式结构的组合。无线传感器网络的网状式结构，类似Mesh 网络结构，网状分布连接和管理。 5：WSN协议栈的5层协议和3个管理平台： WSN协议栈多采用五层协议： 应用层 基于监测任务的应用层软件 传输层 负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量的重要部分 网络层 负责路由生成与路由选择 数据链路层 负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制 物理层 提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术 能源管理平台： 管理传感器节点如何使用能量； 移动管理平台： 检测和注册传感器节点的移动，维护到汇聚点的路由，使得传感器节点能够跟踪它的邻居； 任务管理平台： 在一个给定的区域内平衡和调度监测任务 6：国际标准①IEEE 802.15.4与②Zigbee的关系： ①IEEE 802.15.4, 属于物理层和MAC层标准，已成为WSN的事实标准。 ②Zigbee, 在IEEE 802.15.4之上，重点制定网络层、安全层、应用层的标准规范 第二章： WSN路由协议是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。 1：路由协议特点： 考虑网络和节点能量优化 节点能量限制，大部分能量用于通信，所以研究低功耗的通信协议，尤其是路由协议 具有高可扩展性 网络规模，节点上千个，节点越多，路由收敛越慢、路由越不稳定，Ad Hoc的路由不能照搬 网络拓扑变化强 节点移动、失效 无线信道 规模大，拓扑变化频繁，如何建立快速收敛、复杂度低的路由？） 传感器网络路由中使用数据融合技术（数据为中心） 传统网络以点对点通信，保证数据“完整无误”；WSN强调数据汇聚，为了降耗，每个节点都进行数据融合，减小通信量 传感器网络中流量分布不对称 数据收集网络多源单Sink，越接近Sink，流量越大 其他：冗余设计、定位、覆盖性、QoS等 2：其他网络协议不适用与wsn的原因： 与传统网络不同： （传统网络（如GSM）放在QoS上；WSN重点在能耗上） 3：四种路由协议： 能量感知路由协议 节点根据可用能量（power available，PA）或传输路径上的能量需求，选择数据的转发路径。节点可用能量就是节点当前的剩余能量。 基于查询的路由协议 泛洪（Flooding）算法的主要思想是由源节点发起数据广播，然后任意一个收到广播的节点都无条件将该数据副本广播出去，每一节点都重复这样的过程直到数据遍历全网或者达到规定的最大跳数。 算法不用维护网络拓扑结构和路由计算，实现简单。但是最主要的是内爆和重叠以及资源盲点等。 内爆现象 重