基于无线传感器网络的以数据为中心的数据分发路由协议摘要本文.DOC

基于无线传感器网络的以数据为中心的数据分发路由协议 摘要： 本文提出了一种在无线传感器网络中用于散步传感器数据的新协议，这种协议叫做D3(Data-centric Data Dissemination)。这种协议结合了以数据为中心的路由协议（例如SPIN和directed diffusion）和低能耗MAC协议（例如S-MAC和T-MAC协议）两者的优点。这种协议的优势就在于它的低能耗性和简易性。它使用广播式来传输数据，使用最少的能量而传送数据到尽可能多的网络节点。更重要的是，D3协议能有效的调节传输路径的平衡来调节节点的能耗，这样就能很好的延长整个传感器网络的寿命。 1. 引言 最近几年，无线传感器网络倍受学校、工业、军事等的高度关注。它主要应用于那些难以接近的区域或用于军事上的远程监控。例如，用于监测饮用水质量的监测系统，用于野生动物聚集地观察系统，用于监测冰河运动的网络监测系统。另外，无线传感器网络也能应用在许多军事方面，例如战场数据采集网络，以便能及时发现敌军的行动。 由于无线传感器网络的特殊性，其发展面临许多特有的问题。这些问题涵盖了网络组织、协议设计、网络运行维护等方面，目前的研究工作主要集中在媒体访问协议和路由协议等方面。传感器节点硬件资源受到了严格的限制，在这样的平台上实现通用的协议具有一定的难度，本人认为应该对潜在的应用分类，有针对性开发相应的协议，这样在带宽、延时、能量消耗等方面更容易取得平衡。 2. 以数据为中心的路由协议。 为了能有效地运转无线传感器网络，我们提出了两个有关其网络的协议。第一个是MAC协议，它主要研究网络节点间怎样才能接入和共享无线信道。第二个就是路由协议，它主要研究整个传感器网络中的数据是怎样传输的。基于不用的网络结构我们有不同的解决方法。在本文中，我们采用了一种均匀的、随机的分布式无线传感器网络,所有的网络节点拥有相同的数据处理和通讯能力。 由于数据处理和传输过程受到能量限制，传感器的数据必须尽快传输出去。基于这些限制，文献8的作者建议利用以数据为中心的路由协议和引入SPIN协议族（信息协商制的传感器协议）。这里，传感器节点若有新数据就向周围发布其有新数据信息，在发送实际新数据之前，必须等待附近对这信息感兴趣的节点发来的数据请求信息。文献9中，作者提出了定向扩散数据分发机制，它定义了一个叫做SINK（接收器）的节点，这个节点向所有节点广播发送一个它要得到的数据的兴趣信号。接着，如果网络节点有SINK节点关心的数据的话，就使用梯度来传输数据。 虽然directed diffusion和SPIN协议都是以数据为中心的路由协议，但是他们利用了以地址为中心的MAC协议，因为他们都是将数据发送给临近的节点。本文提出了一种完全以数据为中心的路由协议。 三、.D3协议DATA-CENTRIC DATA DISSEMINATION D3协议基于几个基本假设。第一假设是：传输数据的信息比传输实际数据所消耗的能量少。第二，当一个节点监测到有效的新数据时，它至少要有一个临近节点对其感兴趣，以保证数据总是能被输送出去。一个节点并不一定要得到附近节点对其感兴趣的批准才能传送数据，因为它可以通过广播来传送其数据。其附近的节点能自己决定它是否应该接收其广播数据，当然，这些假设必须被证明。 根据T-MAC协议的基本原理，节点处于周期性的激活和睡眠交替机制。每隔一定时间，节点从睡眠状态转为激活状态。。。。 D3协议使用了三种信息类型来散步数据： 1.INT—interest。兴趣包，一个节点广播兴趣包给传感器网络中的其他节点。它包含了一个唯一的标示符和一个描述源节点（sink节点）所感兴趣的数据的任务描述符。每一个节点存储源节点发出的兴趣信息并把此节点到SINK节点的跳数传送给sink节点。 2. ADV – data advertisement.消息广播包。当一个节点有符合源节点感兴趣的新节点时，就向它的邻居节点广播其有准备好了的带兴趣标示符和梯度的新数据。无论这个数据是其自己检测到的也还是接收其他节点的，都必须向前传送直到源节点。 3. DATA—数据包。就是实际的传感器检测的数据。 图一描述了D3协议的具体操作过程 The basic operation of the D3 protocol is depicted in Fig. 1.Node A starts with sending a data interest to all nodes using flooding (Fig. 1(a)). When node E has new data available (Fig. 1(b)) it advertises the data to its ne