无线传感器网络简明教程(第2版)-第3章.ppt

定向扩散（Directed Diffusion，DD）路由协议是一种基于查询的路由机制。 定向扩散路由机制可以分为周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强三个阶段: 3.3.2 典型路由协议：定向扩散路由 每个节点在本地保存一个兴趣列表，对于每一个兴趣内容，列表中都有一个表项记录发来该兴趣消息的邻居节点、数据发送速率和时间戳等任务相关信息，以建立该节点向汇聚节点传递数据的梯度关系。每个兴趣可能对应多个邻居节点，每个邻居节点对应一个梯度信息。 （1）兴趣扩散阶段 在路由协议的兴趣扩散阶段，汇聚节点周期性地向邻居节点广播兴趣消息。兴趣消息中含有任务类型、目标区域、数据发送速率、时间戳等参数。 当传感器探测节点采集到与兴趣匹配的数据时，把数据发送到梯度上的邻居节点，并按照梯度上的数据传输速率，设定传感器模块采集数据的速率。 （2）数据传播阶段 （3）路径加强阶段 定向扩散路由机制通过正向加强机制来建立优化路径，并根据网络拓扑的变化来修改数据转发的梯度关系。兴趣扩散阶段是为了建立源节点到汇聚节点的数据传输路径，数据源节点以较低速率来采集和发送数据，我们称这个阶段建立的梯度为探测梯度。 在介绍基本概念之前，我们先对当前的无线网络进行一下简单的分类。 无线传感器网络简明教程（第2版） 崔逊学 左从菊 编著 第 3 章 传感器网络的通信与组网技术 * 本章内容 3.1 物理层 3.1.1 物理层概述 3.1.2 传感器网络物理层的设计 3.2 MAC协议 3.2.1 MAC协议概述 3.2.2 IEEE 802.11 MAC协议 3.2.3 典型MAC协议：S-MAC协议 3.3 路由协议 3.3.1 路由协议概述 3.3.2 典型路由协议：定向扩散路由 * 3.1 物理层 物理层的基本概念： 物理层是建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接。 提供机械的、电气的、功能的和规程性的特性。 3.1.1 物理层概述 物理层的主要功能： 为数据终端设备(Data Terminal Equipment，DTE)提供传送数据的通路。 传输数据。 其他管理工作。 3.1.1 物理层概述 物理接口的四个特性： 机械特性 电气特性 功能特性 规程特性 规定了连接器的形状、尺寸、引脚数量和排列情况等。 规定了线路信号电平高低、阻抗以及阻抗匹配、传输速率与距离限制。 规定了各条信号线的功能分配和确切定义。 定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程。 3.1.1 物理层概述 无线通信物理层的主要技术： 3.1.1 物理层概述 介质频段选择 调制技术 扩频技术 无线通信的介质包括电磁波和声波。电磁波是最主要的无线通信介质，而声波一般仅用于水下的无线通信。 调制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一 扩频通信技术是一种信息传输方式，在接收端用同样的码进行相关同步接收、解扩和恢复所传信息数据。 无线传感器网络物理层的特点 传输介质主要是无线电波、红外线和光波三种类型。 ISM频段的优点在于它是自由频段，无须注册，可选频谱范围大，实现起来灵活方便。 ISM频段的缺点主要是功率受限，另外与现有多种无线通信应用存在相互干扰问题。 3.1.1 物理层概述 1、传输介质 目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电、红外线和光波等。 在无线电频率选择方面，ISM频段是一个很好的选择。因为ISM频段在大多数国家属于无须注册的公用频段。 3.1.2 传感器网络物理层的设计 2、物理层帧结构 物理帧的第一个字段是前导码,第二个字段是帧头,帧头与前导码构成了同步头。 帧长度字段通常由一个字节的低7位表示。 3.1.2 传感器网络物理层的设计 3、物理层设计技术 编码调制技术影响占用频率带宽、通信速率、收发机结构和功率等一系列的技术参数。 提高数据传输速率可以减少数据收发的时间，对于节能具有意义，但需要同时考虑提高网络速度对误码的影响。 3.1.2 传感器网络物理层的设计 3.2 MAC 协议 无线频谱是无线通信的介质，这种广播介质属于稀缺资源。在无线传感器网络中，可能有多个节点设备同时接入信道，导致分组之间相互冲突，使接收方难以分辨出接收到的数据，从而浪费了信道资源，导致网络吞吐量下降。为了解决这些问题，就需要设计介质访问控制(Medium Access Control，MAC)协议。所谓MAC协议就是通过一组规则和过程来有效、有序和公平地使用共享介质。 3.2.1 MAC协议概述 目前无线传感器网络MAC协议可以按照下列条件进行分类： 3.2.1 MAC协议概述 本书根据上述的第