无线传感器网络过程稿.pptxVIP

基于地理位置的无线传感器网络路由;无线传感器网络的定义;无线传感器网络具有众多类型的传感器节点，可用来探测地震，电磁，温度，湿度，噪声，光强度，压力，土壤成分，移动物体的大小、速度和方向等周边环境参数。无线传感器网络的任务是利用传感器节点来检测节点周围的环境，收集相关数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测。它综合了计算技术、通信技术以及传感器技术，能通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境信息或被监测对象的信息，这些信息以无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算机世界以及人类社会三元世界的连通。;无线传感器网络体系结构;随着人们对传感器网络研究的不断深入，研究人员提出了多个传感器节点上的协议栈。;物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能 数据链路层：负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制。该层又可分为媒体访问控制（MAC）子层和逻辑链路控制（LLC）子层。 网络层：负责路由生成与路由选择，主要功能包括分组路由、网络互连、拥塞控制等。路由协议的功能是在传感器节点和汇聚节点之间建立路由，可靠地传递数据。 传输层：负责数据流的传输控制 应用层：主要负责获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件;能量管理平台：其任务是能量分配，尽量延长网络的可用时间，要考虑各个协议层的节能。 移动管理平台：主要对节点移动进行检测和注册，维护到达节点的路由 任务管理平台：是根据应用需求平衡和优化调度任务;无线传感器网络的主要关键技术;无线传感器网络路由关键技术;2.路由协议设计的关键问题;3.几种典型的路由协议;Flooding路由协议;Directed Diffusion; 兴趣扩散;LEACH路由协议;GEAR路由协议;一种基于地理位置的无线传感器网络路由协议;基于地理位置的路由协议大都采用贪婪算法，只是在处理“路由空洞”时存在不同。这里的贪婪算法是指：如果邻居节点中有比自己到目的节点的距离更近的节点存在，那么就从自己的邻居中选择距离目标节点最近的节点作为下一跳节点。而发生路由空洞则是指：所有的邻居节点都比自己到目的节点的距离远，这时路由过程还没有结束，但是无法再用贪婪算法选出下一跳节点。当使用贪婪算法进行包的转发时，节点通过本地计算就可以从邻居中选出下一跳节点，算法的复杂度很低，不需要发送任何数据包以外的路由包，因此通信开销很低。但是在产生路由空洞后，节点就需要向邻居节点试探性的发送路由包，以试图解决路由空洞，这导致算法的复杂度上升，同时也造成通信开销的增加。因此，路由空洞解决的不好会影响基于地理位置路由协议的性能。;假设节点的位置固定不变；所有的节点都已经借助于定位系统知晓自己的地理位置；所有节点的发射功率都相同，从而其通信半径相同；所有节点都知晓其通信半径内的其它节点的地理位置，并把这些其它节点称为邻居或称为一跳可达的节点。;如图 1 所示，S 为源节点，D 为目的节点，I、J 是以 T 为圆心，T 的感应半径为半径的圆和以 D 为圆心，TD为半径的圆的两个交点，在这里我们称两个圆的交点为路由空洞的顶点。按照贪婪算法思想，从 S 选择离 D 最近的邻居 A 为下一跳，同理 A 选择 T为下一跳。但是 T 的所有邻居都比自己到 D的距离远，也就是说产生了路由空洞，如图1 中阴影所示。 ; 为了降低路由算法的复杂度，减少通信开销，提出了一种基于最大绕过概率转发(MPF)的路由选择算法。在正常情况下，MPF 使用贪婪算法选择下一跳路由，而在产生路由空洞时，该算法会选择绕过路由空洞概率最大的邻居节点作为下一跳。 定理：路由空洞顶点I、J的位置绕过路由空洞的概率最大。;; 因此，为了证明路由空洞顶点处绕过路由空洞的概率最大，只需要证明在圆T内出现的任意节点N对应的S1都小于空洞顶点I对应的S1即可。 证明： 显然，圆N’的S1大于圆N的S1；圆N’和圆I的S1+S2必然相等；圆N’的S2大于圆I的S2，从而圆I的S1必然大于圆N’的S1。所以圆N的S1小于圆I的S1。证毕。 显然，T的邻居节点中到路由空洞顶点I 或J距离最近的节点是绕过路由空洞概率最大的节点。;如果节点知晓多跳可达的节点的位置信息，那么路由空洞的产生概率将大大降低。对于节点密集部署的无线传感器网络来说，存储相邻多跳节点的位置信息，会产生很大的空间开销，在维持这些信息时又会产生很大的通信开销，这些开销都随着跳数 n的增加呈指数???增长。限制 n=2，并采用这样的方式：当节点 T 在一跳可达的节点中找不到