传感与控制-无线传感器网络中数据收集器移动的路由协议
无线传感器网络中的路由协议
无线传感器网络中的路由协议随着科技的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已经逐渐成为了一种被广泛研究和应用的技术。
无线传感器网络拥有广泛的应用领域，如军事、环境监测、智能家居、健康管理等。
在这些应用中，无线传感器网络的安全、可靠性和生命稳定性是至关重要的。
为了保证上述三个要素，需要一个高效、稳定且可扩展的路由协议来管理无线传感器网络中的数据传输和路由决策。
无线传感器网络与传统的局域网和广域网不同，它不具有结构上的中心，而是由大量分散的节点构成，这些节点协同工作来达到目标。
由于节点之间的距离很近，数据包在此类网络中往往是通过多跳传输。
一个好的路由协议应当考虑网络中所有节点的负载以及能源消耗，尽可能地减少数据包的延迟和数据包的丢失。
这是无线传感器网络中的路由协议需要考虑的主要问题。
在无线传感器网络中，有三种主要的路由协议：平面机制、分层机制和混合机制。
1. 平面机制平面机制是指所有节点都属于同一层次，没有层次结构。
节点之间通过广播协议（如Flooding protocol）相互传递数据。
节点只需知道自己的邻居节点，数据包的传输是由遍布整个网络的节点负责的。
这种方法简单且易于实现，但会导致网络不稳定，易出现死循环和数据洪泛问题。
因此，在实际应用中很少使用。
2. 分层机制分层机制是指将节点按照其功能和自己所处的位置划分为不同的层次。
分层机制将一个大的无线传感器网络划分为多个小的子网络，每个子网络都有一个负责节点。
子网络之间通过中继节点进行通信，可以减少数据的传播距离和提高传输速率。
分层机制通常由三层组成：传感器层、联络层和命令层。
传感器层负责数据的采集与传输，联络层负责中继和路由，命令层负责网络控制和管理。
分层机制的优点是可以有效降低网络负载和节点的能源消耗，提高网络的生存率和稳定性。
常见的分层机制路由协议有链路状态广告协议(LSP protocol)、电子飞秋协议(EFQ protocol)等。
无线传感器网络题
《无线传感器网络》一、填空题(每题4分，共计40分）1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者)传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信2.常见的同步机制:RBS(Reference Broadcast Synchronization)，Ting/Mini-Sync和TPSN（Timing—sync Protocol for Sensor Networks）3.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术4.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散阶段、梯度建立阶段、数据传播阶段、路径加强阶段5.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术6.IEEE 802。
15.4标准主要包括:物理层、介质访问控制层7.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成8.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测9.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz 、915MHz、2。
4GHz、5GHz10.传感器网络的电源节能方法：休眠(技术)机制、数据融合11.传感器网络的安全问题：（1）机密性问题 (2) 点到点的消息认证问题 (3) 完整性鉴别问题12.基于竞争的MAC协议S-MAC协议 T—MAC协议 Sift协议13.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成14.故障修复的方法基于连接的修复基于覆盖的修复15.基于查询的路由定向扩散路由谣传路由二、问答题（每题10分，共计60分）1.简述无线传感器网络系统工作过程，传感器节点的组成和功能.无线传感器网络(WSN）是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
无线传感器网络中的数据交换机制研究
无线传感器网络中的数据交换机制研究随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络应运而生。
无线传感器网络是指由大量无线传感器节点组成的网络，它们分布在整个网络范围内，能够采集感知数据并将其传输到网络中心节点进行处理。
该技术广泛应用于环境监测、智能交通、智能家居等领域。
而无线传感器网络中的数据交换机制对于整个网络的稳定性和可靠性至关重要。
一、传统的数据交换机制在传统的无线传感器网络中，多个传感器节点通过一定的路由协议将采集的数据传送到中心节点，中心节点再将数据处理后发送到外部网关。
然而，传统的数据交换机制在网络拓扑变化频繁、信号受干扰等情况下容易出现数据丢失和传输延迟等问题。
二、基于协作的数据交换机制为了解决传统数据交换机制存在的问题，研究人员提出了基于协作的数据交换机制。
该机制是通过多个传感器节点之间协作传输数据，将数据分为多个包，每个包由多个节点进行传输，直到最终到达目标节点。
该机制可以实现多径传输，降低传输延迟和提高数据可靠性。
三、基于重传的数据交换机制在数据传输过程中，由于信号受干扰等原因，容易出现数据传输失败的情况。
因此，研究人员提出了基于重传的数据交换机制。
该机制是通过多次尝试传送数据，直到成功为止。
这种机制可以有效避免数据丢失的问题，但会造成额外的网络负担和延迟。
四、基于自适应的数据交换机制由于无线传感器网络具有高度动态的特点，传统的数据交换机制难以满足网络的需求。
因此，研究人员提出了基于自适应的数据交换机制。
该机制是通过不断地监测网络状态和环境变化，动态调整路由路径和传输方式，以适应网络环境的变化，并提高网络的稳定性和可靠性。
综上所述，无线传感器网络中的数据交换机制是网络稳定性和可靠性的关键。
随着物联网技术的不断发展，研究人员将继续提出新的数据交换机制，以满足网络的需求。
相信在不久的将来，无线传感器网络将会更加可靠和稳定，为人们的生活提供更好的便利和服务。
无线传感器网络路由协议分析
南京邮电大学硕士研究生学位论文术语表术语表Adaptive Threshold sensitive Energy APTEEN 自适应敏感阀值节能型传感网络协议CDMA码分多址Code Division Multiple AccessCSMA 载波侦听多路访问Carrier Sense Multiple AccessDD 定向扩散Directed DiffusionGEAR 地理和能量感知路由Geographic and Energy Routing LEACH 低功耗自适应分簇协议介质访问控制Media Access ControlMCU 微控制单元Micro-Controller UnitPEGASIS Po-Efficient Gathering in SensorInformation System服务质量Quality of Service信息协商传感协议Sensor Protocol for Information viaNegotiationTCP 传输控制协议Transfer Control ProtocolTDMA 时分多址Time Division Multiple AccessTEEN 敏感阀值节能型传感网络协议Threshold sensitive Energy Efficient sensorNetwork protocol用户数据包协议User Datagram ProtocolWSN 无线传感器网络Wireless Sensor Network南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
无线传感器网络的路由协议
路由协议概述
无线传感器网络的路由协议主要任务是确保数据由 源节点准确高效地传输到目的节点，即寻找数据的 最优路径以及沿最优路径发送数据。
能耗：WSN中，路由协议的制定受能耗的限制。 ◆邻居发现过程：邻居节点间交换信息会消耗能量，交换数据越 大，能耗越大。 ◆处理过程：数据传输过程的计算和通信会消耗能量，通信的能 耗大于计算。
能量感知路由
能量多径路由
主要过程
路径建立 建立从源节点 到目的节点的多 条路径 计算出各条路 径的选择概率
数据传输
对于接收到的 每组数据，节点 根据概率从所有 下一跳节点中选 择一个节点
路由维护
周期性从目的 节点到源节点进 行洪泛查询以维 护路径的有效性 和活跃性
能量感知路由
能量多径路由
路径建立具体过程
缺点
➢节点硬件需要支持射频功率自适应调整； ➢无法保证簇头节点能遍及整个网络； ➢分簇与簇头选举 要公平
分层路由协议
PEGASIS协议
◆PEGASIS协议是对于LEACH的一种改进，节点间不再组成簇，而 是组成链 ◆PEGASIS协议基本原理：
1.假定传感器节点是同构和相对静止的 2.节点通过发送能量递减的测试信号，确定相邻节点的位置 3.进而了解网络的全局信息 4.节点选择其最近的邻居作为链上的下一跳 5.节点只需维护自己上一跳和下一跳的邻居信息
分层路由协议
LEACH协议
网络按照周期工作，每个周期分为两个阶段：
◆簇头建立阶段： 节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头（选簇）； 簇头节点广播自己成为簇头的事实； 其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该
簇头节点； 簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时隙；
无线传感器网络安全技术
无线传感器网络安全技术无线传感器网络（WSN）是由许多相互连接的无线传感器节点组成的网络。
WSN被广泛应用于各种领域，如环境监测、智能交通系统和军事监视。
由于WSN中的节点通常被部署在无人区域或敌对环境中，因此其安全性成为重要的考虑因素。
以下是一些常见的无线传感器网络安全技术：1. 身份验证和密钥管理：在WSN中，每个节点都应该有一个唯一的身份标识，并且身份验证机制应该被用于确保只有授权的节点能够加入网络。
另外，有效的密钥管理是保证网络通信安全的关键。
密钥应定期更新，并使用安全的协议进行分发和存储。
2. 加密和数据完整性：为了保护传输数据的机密性和完整性，数据应该使用加密算法进行加密，并添加一些错误检测和纠正码来确保数据在传输过程中没有被篡改。
3. 路由安全：在WSN中，节点之间的通信通常通过多跳路由传输。
路由安全机制应用于确保传输的数据不会被非授权节点截获或篡改。
一些常见的路由安全技术包括数据包签名、信任管理和安全路由协议。
4. 防止恶意攻击：由于WSN中的节点通常被部署在易受攻击的环境中，防止恶意攻击变得至关重要。
一些常见的恶意攻击包括拒绝服务攻击、节点伪装和数据篡改。
为了防止这些攻击，可以使用入侵检测系统和认证机制。
5. 能源管理：WSN中的节点通常由有限的能源供应。
为了延长网络的寿命，需要实施能源管理机制，以尽量减少节点的能源消耗。
一些常见的能源管理技术包括分簇和睡眠调度。
综上所述，无线传感器网络安全技术涵盖了身份认证、密钥管理、加密、数据完整性、路由安全、防止恶意攻击和能源管理等方面。
通过采用综合的安全措施，可以有效地保护无线传感器网络免受潜在的威胁。
无线传感器网络中的多路径路由协议研究
无线传感器网络中的多路径路由协议研究引言随着无线传感器网络技术的不断发展，人们对其性能的要求也越来越高。
多路径路由协议作为无线传感器网络中的重要组成部分之一，可以提供更加可靠和高效的数据传输服务。
本文将围绕无线传感器网络中的多路径路由协议展开研究。
第一章无线传感器网络基础无线传感器网络是一种可以自组织和自适应的分布式网络系统，由大量小型节点组成，可以实现自动感知、数据采集、信息处理和通信传输等功能。
其结构相对简单，但具有强大的数据处理、通信和传输能力。
无线传感器网络具有以下特点：1. 节点数量众多：无线传感器网络由上百个、上千个甚至上万个节点组成，节点之间需要相互通信协同工作，因此节点数量对网络性能的影响非常大。
2. 低功耗设计：由于节点的能源来源通常为一些不可替代的电池或者能量收集器件，因此需要在设计节点时考虑降低功耗，以延长节点的使用寿命。
3. 分布式环境：无线传感器网络节点通常分布在广泛或者甚至无人地区，节点之间通信环境复杂、不稳定。
第二章多路径路由协议的基本概念多路径路由协议指的是一种可以利用多条通信路径进行数据传输的路由协议。
在无线传感器网络中，节点之间的通信环境较为复杂，节点数量众多，因此单一的通信路径可能存在很多问题，例如信号不稳定、路由瓶颈问题等。
利用多条路径进行传输可以增加网络的稳定性和可靠性，提高数据传输的效率和成功率。
多路径路由协议主要包含以下几个主要概念：1. 多路径分裂：指的是在路由过程中，将数据流量分流到多条不同的路径上传输。
2. 多路径汇合：指的是在路由过程中，将多条不同路径上的数据流量进行合并，进行数据传输。
3. 多路径选择：指的是在网络中有多条路径可以选择进行数据传输时，如何合理选择路径，以保证网络的可靠性和效率。
4. 多路径维护：指的是在网络中，不断维护多条可供选择的路径，并尽可能增加可选路径的数量，以保证网络的可靠性和性能。
第三章多路径路由协议的应用多路径路由协议在无线传感器网络中的应用具有重要的作用。
物联网中的无线传感器网络覆盖优化方法
物联网中的无线传感器网络覆盖优化方法物联网（Internet of Things，简称IoT）无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是物联网系统中的重要组成部分，它由大量的分布式无线传感器节点组成，用于收集、传输和处理环境中的各种数据。
随着物联网应用的快速发展，如何优化无线传感器网络的覆盖成为了迫切需要解决的问题。
本文将介绍物联网中的无线传感器网络覆盖优化方法，并阐述其原理和实际应用。
无线传感器网络覆盖优化方法的研究目标是提高网络的覆盖率和感知质量，使得传感器节点能够更好地感知环境并准确地传输数据。
以下是几种常见的无线传感器网络覆盖优化方法：1. 节点部署优化方法节点部署是无线传感器网络覆盖优化的关键环节。
传感器节点的部署位置直接影响网络的覆盖率和感知精度。
传统的节点部署方法通常是随机部署或者通过经验设置节点位置。
然而，这种方法容易导致节点密集或者节点稀疏的情况，从而影响网络的均衡性。
因此，研究人员提出了一些改进方法，如基于均匀分布、最大覆盖半径和最佳节点位置等算法，通过优化节点的布局，提高网络的覆盖率和均衡性。
2. 路由协议优化方法路由协议是无线传感器网络中数据传输的关键。
传统的路由协议通常是基于固定的路由路径，容易导致部分节点覆盖不均衡或者出现数据拥堵等问题。
为了解决这些问题，研究人员提出了一些改进的路由协议，如动态路由、多路径路由和分层路由等。
这些协议可以优化传感器节点之间的数据传输路径，提高网络的覆盖率和传输效率。
3. 能量管理优化方法无线传感器节点通常由电池供电，并且无法定期更换电池。
因此，节点能量的管理对于延长网络寿命至关重要。
研究人员提出了一些能量管理优化方法，如分簇、动态功率调整和能量均衡等。
这些方法可以有效地管理节点能量消耗，减少能量消耗不均衡或者能量耗尽的情况，延长网络的寿命。
4. 拓扑优化方法无线传感器网络的拓扑结构对于覆盖率和感知质量具有重要影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要近年来，随着微机电系统和无线通信技术的发展，无线传感器网络WSN （Wireless Sensor Network）得到了越来越广泛的关注和研究。
在无线传感器网络中，减少能量消耗，延长网络生命周期是首要的任务。
基于移动sink的路由协议成为现在研究的热点，让sink节点移动到传感节点附近，通过一跳就可以接收数据，与以往WSN通过多跳的方式向静止的sink发送数据相比，移动sink在数据传输过程中有更少的节点参与转发，因而节约了节点的能量消耗，延长了网络的生命周期。
论文首先提出了基于移动sink的数据接收思想，分析了这种方法的优势；然后阐述了路由协议应以应用为前提，为后续研究的方便提出了另一种路由协议的分类，即逐跳路由协议（sink静止）和基于移动sink的路由协议，并比较了两类路由协议的优劣；再次重点分析了基于移动sink的经典路由协议TTDD的工作原理及系统仿真设计，针对TTDD数据传输路径过长的问题提出了现有的解决方法，即CODE协议和E-TTDD协议，并且通过数学方法计算了三种算法的通信能量开销，并进行了比较。
关键词：无线传感器网络，路由协议，数据收集器移动，TTDDABSTRACTWith the rapid development of wireless communication and Microelectronics Mechanical System (MEMS) technologies, Wireless Sensor Networks (WSN) had attracted extensive attention due to their wide range of potential applications.Energy is the most critical factor when designing sensor network, we must make sure that the lifetime of WSN should be longer. The routing protocol based on sink mobility is being considered as the research hotspots, the data can be sent directly to a collector in 1-hop communication which reduces the need for multi-hop communication. So we can save the energy and prolong the lifetime of WSN.In this paper we first introduce a new idea that uses the mobile sink to collect data, and analyze the advantage of this method.Then we illustrates that wireless sensor network routing protocols are based on applications and proposes another classifying scheme, based on that there are two kinds of routing protocols, hop-by-hop routing protocols and sink mobility routing protocols. I also compare them in this paper.At last, this paper analyzes the basic principle and systems simulation design on TTDD, in order to solve the problem exists in the condition of data transmission path is too long in TTDD,another two modified methods are presented, CODE and E-TTDD, and we compare the three protocols’communication energy consumption through mathematical calculation.Keywords: Wireless Sensor Network, routing protocols, sink mobility, TTDD目录第1章绪论............................................................................错误！未定义书签。
1.1无线传感器网络产生及特点..........................................错误！未定义书签。
1.2无线传感器网络应用范围..............................................错误！未定义书签。
1.3移动sink路由协议的研究进展.....................................错误！未定义书签。
1.4论文的研究内容..............................................................错误！未定义书签。
第2章基于移动sink路由协议的研究背景 ..............错误！未定义书签。
2.1无线传感器网络路由协议概述......................................错误！未定义书签。
2.2现有路由协议的分类......................................................错误！未定义书签。
2.3引入sink移动思想的路由协议.....................................错误！未定义书签。
第3章移动sink经典路由协议的研究........................错误！未定义书签。
3.1 TTDD路由协议..............................................................错误！未定义书签。
3.1.1路由协议简介............................................................错误！未定义书签。
3.1.2路由协议工作原理....................................................错误！未定义书签。
3.1.3通信能量消耗分析....................................................错误！未定义书签。
3.2 TTDD的改进路由协议-CODE ......................................错误！未定义书签。
3.2.1路由协议工作原理....................................................错误！未定义书签。
3.2.2通信能量消耗分析....................................................错误！未定义书签。
3.3 TTDD的改进路由协议- E-TTDD .................................错误！未定义书签。
3.3.1路由协议工作原理....................................................错误！未定义书签。
3.3.2通信能量消耗分析....................................................错误！未定义书签。
3.4 TTDD及其两种改进路由协议的比较..........................错误！未定义书签。
第4章TTDD系统仿真设计............................................错误！未定义书签。
4.1 NS2软件简介 .................................................................错误！未定义书签。
4.2网格初始化......................................................................错误！未定义书签。
4.3 sink的工作情况..............................................................错误！未定义书签。
4.4在DN中设定计时器......................................................错误！未定义书签。
4.5移动sink与agent的联系 ..............................................错误！未定义书签。
4.6 sink更新agent ................................................................错误！未定义书签。
4.7 TTDD模拟结果..............................................................错误！未定义书签。
第5章结论............................................................................错误！未定义书签。
参考文献...................................................................................错误！未定义书签。
致谢 ............................................................................................错误！未定义书签。
源节点利用地理贪婪转发策略传播数据信息到附近的DN，DN又用相同的方法传播数据到邻居DN，直到数据到达sink节点。