無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現方式分析

　　Flooding是一種傳統的通信協(xié)議，某一個(gè)節點(diǎn)要發(fā)送信息，它以廣播的形式向鄰近節點(diǎn)發(fā)送，接收到信息的節點(diǎn)又以廣播的形式向除了其父節點(diǎn)外的鄰近節點(diǎn)發(fā)送，如此反復直至消息傳送到目的地。這種不需要進(jìn)行維護網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構而又簡(jiǎn)單易行的技術(shù)無(wú)疑成為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)重要實(shí)現方式。但這種協(xié)議存在implosion：某個(gè)節點(diǎn)可能出現接收到多個(gè)同一個(gè)消息的現象和overlap：相近的兩個(gè)節點(diǎn)可能會(huì )探測到幾乎相同數據的缺陷。

        GossipingGossiping改進(jìn)了Flooding的缺陷。它的工作原理是使用隨機性，隨機地選取某個(gè)鄰近節點(diǎn)，向它發(fā)送消息，如果子節點(diǎn)已經(jīng)收到消息，則將消息返回。雖然Gossiping避免出現Flooding問(wèn)題，但沒(méi)有解決重疊問(wèn)題，而且延長(cháng)了傳輸時(shí)間。SPINSPIN是以數據為中心的自適應通信協(xié)議。該協(xié)議通過(guò)兩個(gè)方面的革新來(lái)解決Flooding中的implosion和overlap問(wèn)題，即：協(xié)商和資源適應。為解決上述問(wèn)題，節點(diǎn)在傳輸數據前與其他節點(diǎn)進(jìn)行協(xié)商，協(xié)商可以保證傳輸的是有用的信息。SPIN節點(diǎn)用三種類(lèi)型的消息進(jìn)行通信。ADV―宣布新數據。SPIN節點(diǎn)有數據要共享時(shí)，通過(guò)發(fā)送一個(gè)ADV消息進(jìn)行宣布。REQ―請求數據。SPIN節點(diǎn)希望接收數據時(shí)，就發(fā)送一個(gè)REQ消息。DATA―數據消息。數據消息包含實(shí)際的傳感器數據。與DATA消息相比ADV和REQ消息要小且廉價(jià)得多。SPIN協(xié)議分為4種。SPIN-PP和SPIN-BC是解決像沒(méi)有數據丟失、有足夠的能源的理想環(huán)境下解決數據傳輸的基本問(wèn)題。其中SPIN-PP是采用點(diǎn)到點(diǎn)的方式解決網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題的，而SPIN-BC采用廣播的方式解決網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題。SPIN-EC和SPIN-RL是前兩個(gè)的修訂版，SPIN-EC在能源降低時(shí)減少消息交換的數量，SPIN-RL解決丟失問(wèn)題。directeddiffusion傳感器節點(diǎn)用多個(gè)屬性對其數據進(jìn)行描述，其他的節點(diǎn)采用這些屬性表達他們的興趣，產(chǎn)生指引數據廣播的梯度，數據根據這個(gè)梯度傳播到每個(gè)節點(diǎn)。

　　directeddiffusion也是一種以數據為中心的路由協(xié)議。匯節點(diǎn)或基站向所有傳感器節點(diǎn)發(fā)送其嗜好(即通過(guò)分配不同居性值來(lái)表示不同任務(wù)的描述符)，每個(gè)傳感器節點(diǎn)在收到嗜好后保存在各自的CACHE中。當一個(gè)嗜好傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò )后，從源節點(diǎn)(即嗜好所在區域的傳感器節點(diǎn))到匯節點(diǎn)或基站之間的梯度就建立起來(lái)了。一旦源節點(diǎn)采集到嗜好所需的數據。其中，源節點(diǎn)采集的數據首先在本地采用數據融合技術(shù)進(jìn)行整合，然后在網(wǎng)上傳輸。

        LEACH協(xié)議分為兩個(gè)階段操作，即類(lèi)準備階段和就緒階段。為了使能耗最小化，就緒階段持續的時(shí)間比類(lèi)準備階段長(cháng)。類(lèi)準備階段和就緒階段所持續的時(shí)間總和稱(chēng)為一個(gè)回合或一輪。在類(lèi)準備階段，LEACH協(xié)議隨機選擇一個(gè)傳感器節點(diǎn)作為類(lèi)頭節點(diǎn)，隨機性確保類(lèi)頭與基站之間數據傳輸的高能耗成本均勻地分攤到所有傳感器節點(diǎn)上。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展與微機電元件(MEMS)和低功耗微電子器件的快速發(fā)展有很密切的聯(lián)系。無(wú)線(xiàn)傳感器集成了低成本的微型嵌入式計算機，傳感器元件，無(wú)線(xiàn)通信模塊和電池。它可以把特定的環(huán)境信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信的方式，傳送到一個(gè)或多個(gè)信息處理中心。通常很多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器組成一個(gè)分布式的網(wǎng)絡(luò )來(lái)采集大面積的環(huán)境信息。典型的應用例子包括大型建筑的結構監測，地震監測，災后救援，環(huán)境污染監測，動(dòng)物跟蹤監視等。由于無(wú)線(xiàn)傳感器上的計算資源有限，而且它是通過(guò)電池來(lái)提供能源的，傳統的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，象802.11b，就不適合于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。當前在這一領(lǐng)域的研究有很大一部分集中在如何延長(cháng)網(wǎng)絡(luò )的壽命，如何提高網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量(QOS)，比如小的傳輸時(shí)延，如何增強網(wǎng)絡(luò )的容錯性和安全性等等。另外，網(wǎng)絡(luò )時(shí)間同步，傳感器定位技術(shù)等也是比較熱門(mén)的研究方向。由于網(wǎng)絡(luò )通信1的分層特性，主要的研究聚焦在物理層，MAC層和網(wǎng)絡(luò )層的設計上。

　　未來(lái)研究方向傳感器網(wǎng)絡(luò )作為一個(gè)全新的研究領(lǐng)域除了具有AdHoc網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)性，斷接性，電源能力局限等共同特征以外，還具有很多其他鮮明的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得在通信能力、電源能量、計算能力、網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)性、網(wǎng)絡(luò )維護等方面向科技工作者提出了大量的研究課題。