无线传感器网络课件第3章
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无线传感器网络ppt课件
布设时：可能通过飞机撒布，人员随机撒布 工作时：风吹、日晒、雨林、严寒、酷暑。
维护性 ：维护十分困难(几乎不可能)。 (2)网络结构可靠 自组织网、动态性保证基本的信息传输正常。 (3)软件可靠 (4)信息保密性强 5、以数据为中心
在互联网中终端、主机、路由器、服务器等设备都有自己的IP地址 。想访问互联网中资源，必须先知道存放资源的服务器的IP地址。所 以互联网是一个以地址为中心的网络。而无线传感器网络是任务型网 络。在WSN中，节点虽然也有编号。但是编号是否在整个WSN中统一取 决于具体需要。另外节点编号与节点位置之间也没有必然联系。用户 使用WSN查询事件时，将关心的事件报告给整个网络而不是某个节点 。许多时候只关心结果数据如何，而不关心是哪个节点发出的数据。
• 目前WSN尚处于研究阶段，为了加快其实用化进程，国外 建设了许多演示系统，相关的理论研究成果也很多。近年 来国，内一些科研院所和高校也开展WSN理论和应用的研 究。
传统的感知方法
WSN体系结构
• WSN是一种分布式网络系统，采用多跳的通信方式，其网 络拓扑结构动态变化，具有自组织、自控制以及自适应等 智能属性，有传感器节点、感知对象和观察者三者基本组 成。
WSN网络协议拓扑图 (1)时间同步和定位子协议
依赖于数据传输控制层进行定位和时间同步，同时又为 路由等几层协议提供支持。 (2)能量管理 在各个层次之中都要增加能量控制代码。
• 无线传感器网络是基于微电子技术、嵌入式计算技术、现 代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术实现的。 WSN典型工作如下：使用飞行器将大量节点抛撒到感兴趣 的区域，节点通过自组织快速形成一个无线网络。节点既 是信息的采集者和发出者，也充当着信息的路由着，采集 的数据通过多跳路由到达网关。网关也是一类特殊的节点 ，可以通过lnternet、移动通信网络、卫星等与监控中心 通信。
维护性 ：维护十分困难(几乎不可能)。 (2)网络结构可靠 自组织网、动态性保证基本的信息传输正常。 (3)软件可靠 (4)信息保密性强 5、以数据为中心
在互联网中终端、主机、路由器、服务器等设备都有自己的IP地址 。想访问互联网中资源，必须先知道存放资源的服务器的IP地址。所 以互联网是一个以地址为中心的网络。而无线传感器网络是任务型网 络。在WSN中，节点虽然也有编号。但是编号是否在整个WSN中统一取 决于具体需要。另外节点编号与节点位置之间也没有必然联系。用户 使用WSN查询事件时，将关心的事件报告给整个网络而不是某个节点 。许多时候只关心结果数据如何，而不关心是哪个节点发出的数据。
• 目前WSN尚处于研究阶段，为了加快其实用化进程，国外 建设了许多演示系统，相关的理论研究成果也很多。近年 来国，内一些科研院所和高校也开展WSN理论和应用的研 究。
传统的感知方法
WSN体系结构
• WSN是一种分布式网络系统，采用多跳的通信方式，其网 络拓扑结构动态变化，具有自组织、自控制以及自适应等 智能属性，有传感器节点、感知对象和观察者三者基本组 成。
WSN网络协议拓扑图 (1)时间同步和定位子协议
依赖于数据传输控制层进行定位和时间同步，同时又为 路由等几层协议提供支持。 (2)能量管理 在各个层次之中都要增加能量控制代码。
• 无线传感器网络是基于微电子技术、嵌入式计算技术、现 代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术实现的。 WSN典型工作如下：使用飞行器将大量节点抛撒到感兴趣 的区域，节点通过自组织快速形成一个无线网络。节点既 是信息的采集者和发出者，也充当着信息的路由着，采集 的数据通过多跳路由到达网关。网关也是一类特殊的节点 ，可以通过lnternet、移动通信网络、卫星等与监控中心 通信。
传感器技术 PPT课件
•传感器节点被用于各种不同的应用中，因此节点硬件和软件的设计必须
具有灵活性和扩展性
•节点的硬件设计需满足一定的标准接口，例如节点和传感板的接口统 一有利于给节点安装上不同功能的传感器
•软件的设计必须是可剪裁的，能够根据不同应用的需求，安装不同功能
的软件模块
大规模长时间部署传感器的设计需求
鲁棒性
•鲁棒性是实现传感器网络长时间部署的重要保障
无线传感器组成
•传感器 •微处理器 •无线通信芯片 •电池
号和通过数字信号，选择是否需要外部模数转 换器和额外的校准技术。
常用传感器及其关键特性
设计需求回顾
•低成本与微型化 •低功耗 •灵活性与扩展性 •鲁棒性
无线传感器组成
•传感器 •微处理器 •无线通信芯片 •电池
3.5 硬件平台
微处理器
微处理器是无线传感节点中负责计算的核心 ，目前 的微处理器芯片同时也集成了内存、闪存、模数转
低功耗
•在硬件设计上采用低功耗芯片
例如TelosB节点使用的微处理器，在正常工作状态下功率为3mW，而一
般的计算机的功率为200到300W
•软件节能策略来实现节能
软件节能策略的核心就是尽量使节点在不需要工作的时候进入低
功耗模式，仅在需要工作的时候进入正常状态
大规模长时间部署传感器的设计需求
灵活性与扩展性
•通信芯片的传输距离是选择传感节点的重要指标。
设计需求回顾
•低成本与微型化 •低功耗 •灵活性与扩展性 •鲁棒性
发射功率越大，接受灵敏度越高，信号传输距离越远。
•常用通信芯片： •CC1000：可工作在433MHz，868MHz和915MHz；
无线传感器组成
•传感器 •微处理器 •无线通信芯片 •电池
具有灵活性和扩展性
•节点的硬件设计需满足一定的标准接口，例如节点和传感板的接口统 一有利于给节点安装上不同功能的传感器
•软件的设计必须是可剪裁的，能够根据不同应用的需求，安装不同功能
的软件模块
大规模长时间部署传感器的设计需求
鲁棒性
•鲁棒性是实现传感器网络长时间部署的重要保障
无线传感器组成
•传感器 •微处理器 •无线通信芯片 •电池
号和通过数字信号，选择是否需要外部模数转 换器和额外的校准技术。
常用传感器及其关键特性
设计需求回顾
•低成本与微型化 •低功耗 •灵活性与扩展性 •鲁棒性
无线传感器组成
•传感器 •微处理器 •无线通信芯片 •电池
3.5 硬件平台
微处理器
微处理器是无线传感节点中负责计算的核心 ，目前 的微处理器芯片同时也集成了内存、闪存、模数转
低功耗
•在硬件设计上采用低功耗芯片
例如TelosB节点使用的微处理器，在正常工作状态下功率为3mW，而一
般的计算机的功率为200到300W
•软件节能策略来实现节能
软件节能策略的核心就是尽量使节点在不需要工作的时候进入低
功耗模式，仅在需要工作的时候进入正常状态
大规模长时间部署传感器的设计需求
灵活性与扩展性
•通信芯片的传输距离是选择传感节点的重要指标。
设计需求回顾
•低成本与微型化 •低功耗 •灵活性与扩展性 •鲁棒性
发射功率越大，接受灵敏度越高，信号传输距离越远。
•常用通信芯片： •CC1000：可工作在433MHz，868MHz和915MHz；
无线传感器组成
•传感器 •微处理器 •无线通信芯片 •电池
研究生《无线传感器网络》教学大纲
《无线传感器网络》教学大纲Wireless sensor network第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：无线传感器网络是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景，是计算机信息领域最活跃的研究热点之一。
通过本课程的学习，要求学生掌握无线传感器网络的体系结构和基本设计方法，软硬件开发平台和仿真环境的使用，着重掌握无线传感器网络的通信协议，了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术，为在基于无线传感器网络的系统开发和应用中，深入利用关键技术，设计优质的应用系统打下良好的基础。
5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：高级语言程序设计、微机原理及接口技术、计算机通信网（一）教材：《无线传感器网络简明教程（第2版）》崔逊学编著清华大学出版社《ZigBee无线传感器网络》钟永峰等编著北京邮电大学出版社（二）教学参考资料：《计算机网络（第6版）》谢希仁编著清华大学出版社《无线传感器网络》孙利民等编著，清华大学出版社《无线传感器网络原理及应用》唐宏编著，人民邮电出版社第二部分教学内容和教学要求第1章概述教学内容：1.1传感器网络的体系结构1.2传感器网络的特征1.3传感器网络的应用领域1.4传感器网络的发展历史教学要求：掌握WSN网络架构；了解无线传感器网络目前的应用状况和将来的应用前景第2章传感器网络的通信与组网技术教学内容：2.1 物理层概述2.2 传感器网络物理层的设计2.3 MAC协议概述2.4 IEEE802.11MAC协议2.5典型MAC协议2.6 路由协议概述2.7 典型路由协议教学要求：掌握物理层协议的基本概念，掌握无线信道和通信的基础知识；掌握无线MAC 协议基础知识，掌握路由协议的基础知识，了解典型的MAC协议和路由协议。
物联网技术之传感器与智能终端
x
x
θ a) 角 位 移 型 b) 齿 形 极 板 型 c) 圆 筒 型
变面积式电容传感器的派生型
物联网导论：第3章 传感器与智能终端
3.1 传感器
3.1.3 代表性传感器原理——电容传感器
●变间隙式电容传感器
变间隙式电容传感器的原理图中：1为固定极板，2为与被测对象相连
的活动极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距
智能传感器集成了传感器、智能仪表全部功能及部分控制功能，具有很高的 线性度和低的温度漂移，降低了系统的复杂性、简化了系统结构。其带有微处理 机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产 物。
与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点： ■通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低； ■具有一定的编程自动化能力； ■功能多样化。
(1) 掌握电阻、电容以及电感传感器的基本工作原理
(1) 掌握智能终端的三大特点 (2) 理解智能传感器为何能够成为智能终端的重要组成部分
(1) 了解智能终端在消费电子领域中的应用 (2) 了解智能终端在工业中的应用
(1) 了解智能终端的发展现状 (2) 了解智能终端的发展趋势
1. 传感器 2. 智能终端
Contents
物联网导论：第3章 传感器与智能终端
3.1 传感器
3.1.1 概述——传感器的定义
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按 一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、 存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节，也 是物联网获取物理世界信息的基本手段。国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义 是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通 常由敏感元件和转换元件组成”。
x
θ a) 角 位 移 型 b) 齿 形 极 板 型 c) 圆 筒 型
变面积式电容传感器的派生型
物联网导论：第3章 传感器与智能终端
3.1 传感器
3.1.3 代表性传感器原理——电容传感器
●变间隙式电容传感器
变间隙式电容传感器的原理图中：1为固定极板，2为与被测对象相连
的活动极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距
智能传感器集成了传感器、智能仪表全部功能及部分控制功能，具有很高的 线性度和低的温度漂移，降低了系统的复杂性、简化了系统结构。其带有微处理 机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产 物。
与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点： ■通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低； ■具有一定的编程自动化能力； ■功能多样化。
(1) 掌握电阻、电容以及电感传感器的基本工作原理
(1) 掌握智能终端的三大特点 (2) 理解智能传感器为何能够成为智能终端的重要组成部分
(1) 了解智能终端在消费电子领域中的应用 (2) 了解智能终端在工业中的应用
(1) 了解智能终端的发展现状 (2) 了解智能终端的发展趋势
1. 传感器 2. 智能终端
Contents
物联网导论：第3章 传感器与智能终端
3.1 传感器
3.1.1 概述——传感器的定义
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按 一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、 存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节，也 是物联网获取物理世界信息的基本手段。国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义 是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通 常由敏感元件和转换元件组成”。
第3章-MAC协议
3.1.3．通信模式 传感器网络是与应用高度相关的。不同的网络结构、不同的应用场 景和目的，其业务特征呈现多样性，需要采用不同的通信模式，以更 有效地交换业务。基于不同的业务特征，MAC协议对不同通信模式的 支持，可以有效减少节点能耗。所以对不同通信模式的支持与否，也 是衡量MAC协议能量有效性的重要因素。
三种帧间间隔
当信道空闲时间大于 DIFS时使用信道
DIFS
信道忙
DIFS PIFS SIFS
竞争窗口
退避窗口 时间槽
下一帧 时间
推迟发送
CSMA/CA的基本访问机制
二进制随机退避机制
随机退机制
3.3.2 S-MAC协议
（4）消息传递（分片传输机制）
如果在发送长信息时由于几个比特错误造成重传，则会造成 较大的延时和能量损耗，如果简单地将长包分段，则又会由 于RTS/CTS的使用形成过多的控制开销。基于此，SMAC提 出了“消息传递”机制。将长的信息包分成若干个DATA， 并将它们一次传递，但是只使用一个RTS/CTS控制分组作为 交互。节点为整个传输预留信道，当一个分段没有收到ACK 响应时，节点便自动将信道预留向后延长一个分段传输时间 ，并重传该分段，整个传输过程中DATA和ACK都带有通信 剩余时间信息，邻居节点可以根据此时间信息避免串扰。
传统网络的MAC协议不适用于WSN。
3.1.2 MAC协议设计面临的问题
①空闲监听：
因为节点不知道邻居节点的数据何时到来，所以必须始终保持自己 的射频部分处于接收模式，形成空闲监听，造成了不必要的能量损 耗；
②冲突（碰撞）：
如果两个节点同时发送，并相互产生干扰，则它们的传输都将失败 ，发送包被丢弃。此时用于发送这些数据包所消耗的能量就浪费掉
《无线传感器网络与物联网通信技术》教学课件 第2章 无线传感器网络体系结构 2.5 传输层
2.5 传输层 2.5.1 传输层简介
目前，无线传感器网络传输层协议主要在能耗控制、拥塞控制和可靠性保证3个 方向开展研究与设计工作。其中，能耗控制协议又与拥塞控制协议、可靠性保证协 议紧密联系。
① 能耗控制方面。无线传感器网络的节点能量有限，网络的运行以节能控制为 首要考虑因素。
② 拥塞控制方面。在无线传感器网络中，事件发生区域中的节点监测到相关信 息后传输至汇聚节点，由于网络的分布特征，可能存在多个节点感知信息，都发往 一个汇聚节点，即形成“多对一”的传输模式。
无线传感器网络自身存在资源受限等特性，使得传统的TCP/IP协议不能直接应用 于无线传感器网络，而应根据无线传感器网络的具体应用需求、网络自身的特性与条 件来设计相应的协议，主要体现在以下几个方面。
① 无线传感器网络中节点的能量是有限的，过多的能耗会影响网络的生命周期。
② 无线传感器网络一般使用的是分布式、密集型的覆盖方式，无线传感器网络以 数据为中心，为减少数据量，节点具备一定的数据处理能力。
③ 无线传感器网络存在不稳定情况，网络拓扑结构的变化会影响TCP/IP协议的握 手机制。
④ 在无线传感器网络中，虽然传输层协议具备拥塞控制的能力，但通信质量、拓 扑结构变化等非拥塞情况也会造成丢包现象。
⑤ 无线传感器网络在大规模应用中，节点需要处理好自身与邻居节点之间的通信 即可。
无线传感器网络与物联网通信技术
针对不同的传输层协议设计与网络应用需求，一些简单的拥塞控制处理方式分为拥 塞信息反馈机制和传输路由切换机制。其中，拥塞信息反馈机制是接收节点检测到拥塞 之后，向它的发送节点发送一个包含拥塞控制信息的数据包，告知发送节点减缓甚至停 止发送数据包；传输路由切换机制是当前节点检测到拥塞之后，重新选择一条优化的路 径来传输数据，从而减少了当前节点的数据流，待拥塞缓解或消除之后，可再恢复先前 路径来继续传输数据。
无线传感器网络课件-第一章
用 移优 能 动化 管 量 理 分
配
传感器节点实物示例
1.1传感器网络的常用逻辑结构图 传感器1 传感器2
传感器N
…
无线链路 无线接口 模块
监控主机
基本工作过程
(1) 传感器节点的处理器模块完成计算与控制功能，射频模块完成无线通信传输功能，传感 器探测模块完成数据采集功能，通常由电池供电，封装成完整的低功耗无线传感器网络。 (2) 网关节点只需要具有处理器模块和射频模块，通过无线方式接收探测终端发送来的数据 信息，再传输给有线网络的PC机或服务器。
1.4传感器节点的限制条件 传感器网络由数据获取子网、数据分布子网和控制管理中心三部分组成。
主要组成部分是集成了传感器、数据处理单元和通信模块的节点，节点通过协议自组织成一个 分布式网络，将采集的数据优化后经无线电波传输给信息处理中心。
传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在一些限制和约束。
通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。
应用支撑平台包括如下内容：
① 时间同步 ② 定位 ③ 应用服务接口 ④ 网络管理接口
2、传感器网络的结构 根据节点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。 如果网络的规模较小，一般采用平面结构。如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。
二
传感器网络的发展历史
三
传感器网络的应用情况
四
传感器网络的关键技术
❖ 教学目的：掌握传感器网络的基本情况 ❖ 本章重点：基本概念、应用情况
一、什么是无线传感器网络
有基础设施网
无 线 网 络
无基础设施网
移动Ad hoc网络 无线传感器网络
有基础设施的网络
需要固定基站,如使用的手机，属于无线蜂窝网，需要高大的天线和大功率基站来支持，基 站就是最重要的基础设施； 使用无线网卡上网的无线局域网，由于采用了接入点这种固定设备，也属于有基础设施网。
配
传感器节点实物示例
1.1传感器网络的常用逻辑结构图 传感器1 传感器2
传感器N
…
无线链路 无线接口 模块
监控主机
基本工作过程
(1) 传感器节点的处理器模块完成计算与控制功能，射频模块完成无线通信传输功能，传感 器探测模块完成数据采集功能，通常由电池供电，封装成完整的低功耗无线传感器网络。 (2) 网关节点只需要具有处理器模块和射频模块，通过无线方式接收探测终端发送来的数据 信息，再传输给有线网络的PC机或服务器。
1.4传感器节点的限制条件 传感器网络由数据获取子网、数据分布子网和控制管理中心三部分组成。
主要组成部分是集成了传感器、数据处理单元和通信模块的节点，节点通过协议自组织成一个 分布式网络，将采集的数据优化后经无线电波传输给信息处理中心。
传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在一些限制和约束。
通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。
应用支撑平台包括如下内容：
① 时间同步 ② 定位 ③ 应用服务接口 ④ 网络管理接口
2、传感器网络的结构 根据节点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。 如果网络的规模较小，一般采用平面结构。如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。
二
传感器网络的发展历史
三
传感器网络的应用情况
四
传感器网络的关键技术
❖ 教学目的：掌握传感器网络的基本情况 ❖ 本章重点：基本概念、应用情况
一、什么是无线传感器网络
有基础设施网
无 线 网 络
无基础设施网
移动Ad hoc网络 无线传感器网络
有基础设施的网络
需要固定基站,如使用的手机，属于无线蜂窝网，需要高大的天线和大功率基站来支持，基 站就是最重要的基础设施； 使用无线网卡上网的无线局域网，由于采用了接入点这种固定设备，也属于有基础设施网。
无线传感网络第三章
应用业务、安全性 可靠性、流量控制、 吞吐量 连接/无连接、路由、 可达性 介质访问、功率管 理、帧格式 信道编码、无线传 输、调制解调 应用层
传输层
网络层 数据链路层 IEEE802.15.4 物理层
图 3-3 传感器网络通信协议的分层结构
1. 网络通信协议
IEEE 802.15.4是针对低速无线个域网(Low-Rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN)制定的标准。该标准把低能量消耗、低速率 传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或家庭范围内不同设备之间
(1)拓扑控制。 一些传感器结点为了节约能量会在某些时刻进入休眠状 态，这导致网络的拓扑结构不断变化，而需要通过拓扑控制技术管理各 结点状态的转换，使网络保持畅通，数据能够有效传输。拓扑控制利用 链路层、路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优 化MAC协议和路由协议，降低能耗。
2. 网络管理平台
、相移键控和各种扩频技术。
(2)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。一般用单个比特的收发能 耗来定义数据传输对能量的效率，单比特能耗越小越好。
3.3数据链路层协议
无线传感网络除了需要传输层机制实现高等级误差和拥塞控制外，还需 要数据链路层功能。总体而言，数据链路层主要负责多路数据流、数据 结构探测、媒体访问和误差控制，从而确保通信网络中可靠的Pointto-Point与Point-to-Multipoint连接。然而，无线传感网络协作与面 向应用的性质，以及无线传感节点的物理约束(例如能量和处理能力约 束)决定了完成这些功能的方式。
3. 无线传感器网络物理层的特点
传输层
网络层 数据链路层 IEEE802.15.4 物理层
图 3-3 传感器网络通信协议的分层结构
1. 网络通信协议
IEEE 802.15.4是针对低速无线个域网(Low-Rate Wireless Personal Area Network，LR-WPAN)制定的标准。该标准把低能量消耗、低速率 传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或家庭范围内不同设备之间
(1)拓扑控制。 一些传感器结点为了节约能量会在某些时刻进入休眠状 态，这导致网络的拓扑结构不断变化，而需要通过拓扑控制技术管理各 结点状态的转换，使网络保持畅通，数据能够有效传输。拓扑控制利用 链路层、路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优 化MAC协议和路由协议，降低能耗。
2. 网络管理平台
、相移键控和各种扩频技术。
(2)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。一般用单个比特的收发能 耗来定义数据传输对能量的效率，单比特能耗越小越好。
3.3数据链路层协议
无线传感网络除了需要传输层机制实现高等级误差和拥塞控制外，还需 要数据链路层功能。总体而言，数据链路层主要负责多路数据流、数据 结构探测、媒体访问和误差控制，从而确保通信网络中可靠的Pointto-Point与Point-to-Multipoint连接。然而，无线传感网络协作与面 向应用的性质，以及无线传感节点的物理约束(例如能量和处理能力约 束)决定了完成这些功能的方式。
3. 无线传感器网络物理层的特点
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地理位置路由
GPSR路由：是贪婪算法和图形算法的结合，它不需要维 护路由表，是一种无状态的路由协议。
GPSR协议具有贪婪转发和周界转发两种分组转发方式。
可靠路由协议
不相交多路径路由机制 在传感器网络中，为了提高数据传输的可靠性和实现网络
负载平衡，引入了多路径路由。 在多路多径路由机制中，多条路径的建立有两种方法：不
（4）SPIN-RL：是对SPIN-BC的完善，主要考虑如何恢复 无线链路引入的分组差错与丢失，记录ADV消息的相关状态， 如果在确定时间间隔内接收不到请求数据，则发送重传请求， 重传请求的次数有一定的限制。
层次路由协议
LEACH：低功耗自适应聚类分级LEACH协议是无线传感 器网络中最早提出的分层路由算法。LEACH可以将网络整 体生存时间延长15%。
目实用资源等。
平面路由协议和层次路由协议
闲聊法（Grossing）是洪泛法的改进版本，为了减少资源 的无谓消耗，引入了随机发送数据的方法。
闲聊法可避免出现信息爆炸问题，但是仍然无法解决部分 数据交迭现象和盲目实用资源的问题。
平面路由协议和层次路由协议
SPIN协议：基于协商机制的传感器网络SPIN协议是一种 以数据为中心的自适应通信方式，使用3中类型的信息进 行通信，及ADV、REQ和DATA信息。
相交多路径和缠绕多路径。
可靠路由协议
可靠路பைடு நூலகம்协议
缠绕多路径的建立
可靠路由协议
SPEED协议是一个实时路由协议，非常有效可靠，在一定 程度上实现了端到端的传输速率保证、网络拥塞控制以及 负载平衡机制。
路由协议的自主切换
传感器网络中的路由协议自主切换机制应用广泛，它根据 应用环境等的变化自动选择合适的路由协议，并将此过程 封装起来，向上层一个用提供统一的可编程路由服务。
由于起始节点的负载较重，PEGASIS采用了全网节点轮流 作为回路链起始节点的方式来均衡。
层次路由协议
PEGASIS的模型假设： 节点都知道其他节点的位置信息，每个节点都具有直接和
基站通信的能力； 传感器节点不具有移动性； 其他模型假设和LEACH中相同。
平面路由协议和层次路由协议比较
路由协议概述
无线传感器网络路由协议分类方法 1.按源节点获取路径的方法
路由协议概述
2.按节点参与通信的方法
路由协议概述
3.按路由的发现过程
平面路由协议和层次路由协议
洪泛路由协议：接收到消息的节点以广播的形式发送报文 给所有的邻居节点。
优点：简单实用，适用于稳健性要求高的场合。 缺点：存在信息爆炸问题，出现部分数据交迭的现象和盲
地理位置路由
GAF路由：地域自适应保真算法GAF是基于有限能量和位 置信息的路由算法，它原本是为移动Ad Hoc网络设计的， 但同样可以应用于传感器网络，因为的虚拟网络思想为分 簇机制提供了新思路。
地理位置路由
GAF算法的执行过程包括两个阶段： 1. 虚拟网络的划分。 2. 虚拟网络中簇头节点的选择。
SPIN协议能够很好地解决传统的Flooding和Gossiping协 议所带来的信息爆炸、信息重复和资源浪费等问题。
平面路由协议和层次路由协议
SPIN协议的缺点是没有考虑节能和多种信道条件下的数据 传输问题，因此后续出现了SPIN-pp、SPIN-EC、SPINRL 、SPIN-BC等在SPIN基础上改进的路由协议。
基本思想：通过随机循环地选择簇头节点将整个网络能量 负载平均到每个传感器节点中，从而降低网络能源消耗， 提高网络整体生存时间。
层次路由协议
PEGASIS：高能效采集传感器信息系统协议时在LAECH 协议上提出的一种改进路由算法。
PEGASIS路由协议在网络中选择一个节点作为起始节点建 立一条最优回路链，起始节点将数据融合后的数据信息发 送给Sink节点。
平面路由协议和层次路由协议比较
总体来看，平面路由和层次路由的几处差异：
平面路由协议和层次路由协议比较
总体来看，平面路由和层次路由的几处差异：
能量感知路由
能量路由是最早提出的传感器网络路由机制之一，根据节 点的可用能量或传输路径上链路的能量需求，选择数据的 转发路径。
能量感知路由
基于查询的路由
（1）SPIN-PP：采用点到点的通信模式，并假定两个节点间 的通信不受其他节点的干扰，分组不会丢失，功率没有任何 限制。
（2）SPIN-EC：在SPIN-PP的基础上考虑了节点的功耗，只 有能够顺利完成所有任务且能量不低于设定阈值的节点才能 参与数据交换。
平面路由协议和层次路由协议
（3）SPIN-BC：设计了广播信道，使所有的有效半径内的 节点可以同时完成数据交换。为了防止发生重复的REQ请求， 节点在听到ADV消息后，设定一个随机定时器来控制REQ请 求的发送，其他节点听到该请求，主动放弃请求权利。
第3章 无线传感器网络路由协议
主要内容
3.1 路由协议概述 3.2 平面路由协议和层次路由协议 3.3 能量感知路由 3.4 基于查询的路由 3.5 地理位置路由 3.6 可靠路由协议
第3章 无线传感器网络路由协议
路由协议概述
无线传感器网络路由协议的考虑因素
路由协议概述
无线传感器网络的路由过程主要分为以下4个步骤：
定向扩散路由：是一种基于查询的路由机制，是专门为无 线传感器网络设计的。
基于查询的路由
谣传路由
基于查询的路由
谣传路由协议的执行过程：
地理位置路由
GEAR路由：采用查询驱动个数据传送模式，根据事件区 域的地理位置信息，建立基站或者汇聚节点到事件区域的 优化路径，避免洪泛查询消息，从而减少了路由建立的开 销。
路由协议的自主切换
路由协议的自主切换
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