WSN综述
@ppp 可看 无线传感器网络WSN硬件设计综述

无线传感器网络WSN硬件设计综述2006年11月20日 9:58引言无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)是一种由传感器节点构成的网络,能够实时地监测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息(如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象),并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去,通过无线网络最终发送给观察者。
无线传感器网络在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。
在传感器网络中,传感器节点具有端节点和路由的功能:一方面实现数据的采集和处理;另一方面实现数据的融合和路由,对本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据进关通常使用多种方式(如Internet、卫星或移动通信网络等)与外界通信。
而传感器节点数目非常庞大,通常采用不能补充的电池提供能量;传感器节点的能量一旦耗尽,那么该节点就不能进行数据采集和路由的功能,直接影响整个传感器网络的健壮性和生命周期。
因此,传感器网络主要研究的是传感器网络节点。
具体应用不同,传感器网络节点的设计也不尽相同,但是其基本结构是一样的。
传感器网络节点一般由处理器单元、无线传输单元、传感器单元和电源模块单元4部分组成,如图1所示。
图1 无线传感器网络节点典型组成1 无线传感器网络典型节点传感器网络节点作为一种微型化的嵌入式系统,构成了无线传感器网络的基础层支撑平台。
因为无线传感器网络大部分是采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大,更换电池非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,从无线传感器网络节点的硬件设计到整个网络各层的协议设计都把节能作为设计的目标之一,尽可能延长无线传感器网络的寿命。
由于具体的应用背景不同,目前国内外出现了多种无线传感器网络节点的硬件平台。
典型的节点包括Mica系列、Sensoria WINS、Toles、μAMPS系列、XYZnode、Zabranet 等。
无线传感器网络应用系统最新进展综述

无线传感器网络应用系统最新进展综述无线传感器网络应用系统最新进展综述随着物联网技术的发展和智能城市的建设,无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)应用系统在各个领域得到了广泛的应用。
本文将综述无线传感器网络应用系统的最新进展,涵盖农业、环境监测、智能交通、健康监测、智能家居以及物流运输等领域。
在农业领域,无线传感器网络应用系统在农作物监测、土壤监测和灌溉控制等方面发挥着重要作用。
通过无线传感器节点的部署,可以实现对农作物生长环境的实时监测,包括土壤湿度、温度、光照强度等参数的监测。
通过无线通信技术,这些数据可以传输到中央服务器上进行集中管理和分析,进而为农民提供更准确的决策依据,提高农业生产效率。
在环境监测领域,无线传感器网络应用系统可以实时监测大气污染、水质、土壤质量等环境参数。
无线传感器节点通过不同传感器模块对环境参数进行采集,并通过无线通信技术传输到数据处理中心。
这些数据可以用来分析环境变化趋势,制定环境保护措施,保障大气、水资源和土壤的质量和可持续性。
例如,可以通过无线传感器网络系统对水库的水质进行实时监测,及时预警并采取措施,以确保饮用水安全。
在智能交通领域,无线传感器网络应用系统可以实现交通流量监测、交通信号优化和智能停车管理等功能。
通过在交通路口部署无线传感器节点,可以实时采集车辆数量、速度等信息,并通过无线通信技术传输到交通管理中心。
通过对交通数据的分析,可以优化交通信号灯的配时,减缓交通拥堵,提高道路通行能力。
此外,无线传感器网络应用系统还可以实现智能停车管理,通过传感器节点检测道路上空余停车位信息,为驾驶员提供实时的停车导航和停车位查询服务。
在健康监测领域,无线传感器网络应用系统可以用于疾病监测、老年人健康管理等方面。
通过佩戴无线传感器节点,可以实时监测心率、血压、体温等生理参数,并通过无线通信技术传输到医疗机构或家庭监护中心。
这些数据可以用于疾病诊断和治疗,帮助健康管理人员和医生及时发现疾病风险和健康异常情况,提供精准的健康干预措施。
简述无线传感器网络(WSN)技术

简述无线传感器网络(WSN)技术在物联网中的应用孔祥金摘要:物联网是一种对物品信息进行采集,传输和应用的新型网络技术,实现了对物品的智能化实时监控。
而无线传感器网络技术正是物联网的核心技术之一,可做到实时、多点、高速及智能信息采集,广泛应用于对监控交通、重要货物、工业监测等方面。
本文从物联网的技术及应用两方面入手,概略阐述了无线传感器网络技术在物联网中的应用及其重要作用。
关键词:物联网;无线传感器网络;传感器;物联网(Internet of Things,IOT)是近几年迅速崛起,并被高度关注的一项物与物相连接的互联网技术。
物联网的发展极大地促进了全球一体化的进程,缩短了世界的距离。
我国也十分重视物联网技术的开发与应用,将物联网产业列为了我国重点发展的五大战略性新兴产业之一。
一、物联网技术1、关键技术物联网技术是集射频识别技术(RFID)、无线传感器网络技术(WSN)和互联网技术于一体的一种新型网络技术。
它可以实现物品的识别、定位、监控和管理等功能。
(1)射频识别技术(RFID)射频识别技术是一种利用射频信号空间耦合实现信息传递并进行识别的技术。
该技术的优点是可实现无接触信息传递,识别过程无需人工干预,可在恶劣环境下工作,可识别高速运动物体及同时识别多个物体。
RFID标签因其存储量大和可反复读写的特点,被誉为即传统条形码标签后的下一代标签。
(2)无线传感器网络技术(WSN)无线传感器网络技术是综合了包括传感器技术、现代网络技术及无线通信技术在内的多种技术于一体的感知及传输系统。
能够实时监测、感知并采集对象信息。
无线传感器网络是由数据获取网络、数据分布网络以及管理控制中心三大部分组成。
主要组成部分是由传感器、数据处理单元和通信模块组成的无线传感器节点。
各节点对数据进行采集和优化后再经分布式网络将数据传送给信息处理中心。
(如图1)图 1 无线传感器节点无线传感器网络与传统监控系统相比具有明显优势。
如无线传感器网络技术可采用点对多点的无线网络连接,节点具有自检功能,单个节点集成大量功能的优点,大大提高了系统的安全性与可靠性,并减少了系统成本。
无线传感器网络分簇路由协议综述

基于距离的定位机制是通过测量相邻节点间的实际距离或方位来确定位置节点的位置,通常采用测距、定位和修正等步骤实 现。基于距离的定位机制分为基于TON5I的定位、基于TDOAllI的定位、基于AOAl61的定位和基于RSSF71的定位等。 1.1-2距离无关的定位技术 距离无关的定位机制无须实际测量节点间的绝对距离或方位就能够确定未知节点的位置,目前提出的定位机制主要有质心算
方向。
关键词:无线传感器网络;分簇算法;路由协议;综述
中图分类号:TP393
Survey
on
文献标识码:A
文章编号:1009—3044(2011)08--1788—嘶 Wireless
Sensor Network
Clustering Routing Protocols for
WANG (College
l 0,订仁G
其中:P为节点中成为簇头的百分数(大约占节点总数的5%一6%左右)[191,r是当前的轮数,G是在过去的1/P轮没有被选择 为簇头节点的集合。mod是求模运算。一旦簇首被选定,它们便向周围节点广播这一信息.非簇首节点依据接收信号的强弱来选择 它所要加入的簇,并通知相应的簇首节点,完成簇的建立。数据传输阶段:节点周期性的采集监测数据,基于时分复用(TDMAl的方 式发送给簇首,簇首在进行必要的数据聚集和融合之后,将处理过的数据发送到基站。数据传输持续一段时间后.整个网络进入下 一轮,不断循环。LEACH协议使用了分布式算法,使得任务被分散到每个传感器节点上.有效地减少了每个节点的负载,延长了传感
他临近节点或基站base station,简称BS)直接通信的能力,能在事先没有构建网络基础设施的环境下,由传感器节点临时组成的一
无线传感网络综述

1、无线传感网络简介无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)是一种由传感器节点构成的网络,能够实时地监测、感知和采集节点部署区中观察者感兴趣的感知对象的各种信息(如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象),并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去,通过无线网络最终发送给观察者。
2、无线传感网络的特点1)硬件资源有限:节点由于受价格、体积和功耗的限制,其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中,协议层次不能太复杂。
2)传感节点数目多、易失效:根据应用的不同,传感器节点的数量可能达到几百万个,甚至更多。
此外,传感器网络工作在比较恶劣的环境中,经常有新节点加入或已有节点失效,网络的拓扑结构变化很快,而且网络一旦形成,人很少干预其运行。
因此,传感器网络的硬件必须具有高强壮性和容错性,相应的通信协议必须具有可重构和自适应性。
3)通信能力有限:考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大,传感器网络采用多跳路由的传输机制。
传感器节点的无线通信带宽有限,通常仅有几百kbps 的速率。
由于节点能量的变化,受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响,无线通信性能可能经常变化,频繁出现通信中断。
4)电源能量有限:网络节点由电池供电,电池的容量一般不是很大。
其特殊的应用领域决定了在使用过程中,不能给电池充电或更换电池,一旦电池能量用完,这个节点也就失去了作用。
因此在无线传感器网络设计过程中,任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
5)以数据为中心是网络的核心技术:对于观察者来说,传感器网络的核心是感知数据,而不是网络硬件。
例如,在应用于目标跟踪的传感器网络中,跟踪目标可能出现在任何地方,对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间,并不关心哪个节点监测到目标。
以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心,把数据库技术和网络技术紧密结合,从逻辑概念和软、硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统,使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。
无线传感器网络(WSN)技术概述

无线传感器网络(WSN)技术概述无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,简称WSN),是一种由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的自组织网络。
通过无线通信技术,这些节点可以相互之间进行通信,并将采集到的环境信息传输到基站或其他节点。
WSN技术是当今物联网领域的重要支撑技术之一,具有广泛的应用前景。
一、WSN技术的架构WSN技术的架构主要由传感器节点、网络通信、数据处理和能量管理四个部分组成。
1. 传感器节点传感器节点是WSN技术的基本组成单元,通常由传感器、处理器、存储器和通信模块等组件构成。
传感器用于采集环境信息,如温度、湿度、压力等。
处理器用于对采集到的数据进行处理和分析。
存储器用于存储采集到的数据和运行程序。
通信模块用于与其他节点进行通信。
2. 网络通信在WSN中,节点之间通过无线通信方式进行通信。
常见的无线通信技术包括无线局域网(WLAN)、蓝牙(Bluetooth)和低功耗广域网络(LPWAN)等。
节点之间可以通过广播或点对点通信方式进行数据传输。
3. 数据处理传感器节点采集到的原始数据通常需要进行一定的处理和分析。
数据处理主要包括数据压缩、数据融合和数据挖掘等技术。
通过数据处理,可以减少数据的冗余性,提高数据的有效性,并提取出有用的信息。
4. 能量管理能量管理在WSN技术中非常重要,因为传感器节点通常由电池供电,并且节点通常需要长时间运行。
为了延长节点的寿命,需要对节点的能量进行合理管理。
能量管理包括能量感知、能量节约和能量补充等方面内容。
二、WSN技术的应用领域WSN技术在许多领域具有广泛的应用,在环境监测、农业、工业自动化和智能交通等领域发挥了重要作用。
1. 环境监测WSN技术可以应用于环境监测领域,用于监测空气质量、水质污染等环境参数。
通过部署大量的传感器节点在监测区域内,可以实时的、准确的获取环境信息,对环境状况进行监控和评估。
2. 农业WSN技术可以用于农业生产中,用于监测土壤湿度、气温、光照等参数。
WSN安全问题研究综述

研究生课程考试成绩单(试卷封面)任课教师签名: 日期:注:1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表,综合考试可不填。
“简要评语缺填无效。
2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生教务员处。
3. 学位课总评成绩以百分制计分。
院 系 仪器科学与工程学院专业 仪器仪表工程 学生姓名 张勐 学号 152748 课程名称 智能传感与物联网 课程编号 S022122 授课时间2015年9月---2016年1月周学时学分2简 要 评 语 文章介绍了无线传感器网络中各个环节可能存在的安全问题及由于无线传感网络自身特点带来的约束,并对时下应对不同安全问题的国内外热点技术进行了综述,内容覆盖面大,同时在结尾对无线传感网络安全技术的发展做出展望,总体来讲文章叙述连贯,条理清晰,内容丰富。
总评成绩 (含平时成绩)备注WSN安全问题研究综述张勐(东南大学仪器科学与工程学院,南京,210096)摘要:随着无线传感器网络应用在军事等数据敏感领域的深入,其安全问题研究成为热点。
本文介绍了无线传感器网络的安全目标和实现约束,总结了无线传感器网络可能受到的攻击和主要的防御手段,分析了目前热点研究的各种安全技术,最后探讨了无线传感器网络安全研究进一步发展的方向。
关键字:无线传感器网络;安全;密码;密钥管理;安全路由;安全数据聚合A Survey of WSN Security ResearchZHANG Meng(School of Instrument Science and Engineering, Southeast University, Nanjing, 210096) Abstract: With wireless sensor networks' application in military and other data-sensitive fields, their security becomes a hot topic. In this paper, the security objective and implementation constraints of wireless sensor networks are introduced. Then the attacks which wireless sensor networks may suffer and the main defense means are summarized. Various security technologies are analyzed. Finally the future security research of wireless sensor networks are explored. Keywords:WSN; security; cryptograph; key management; security route; security data aggregation1 引言无线传感器网络因其巨大的应用前景而受到学术界和工业界越来越广泛的重视。
WSN的时间同步技术研究综述

WSN的时间同步技术研究综述***(*********)摘要:无线传感器网络(WSN)是一种大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络[1],因为WSN在物理上的分散性,加上其他因素的影响使得本地时钟与全局时钟存在失步。
时间同步技术是无线传感器网络技术研究的一个重点内容,它不仅是无线传感器网络各种应用正常运行的必要条件,并且还直接决定了其他服务的质量。
近年来有很多研究者提出了各种时间同步机制,本文旨在介绍这些机制及WSN的时间同步技术的发展历史和研究现状,并提出自己的对未来发展方向的见解。
关键词:无线传感器网络时间同步Research of time synchronization for WSN***(*********)Abstract:Wireless sensor network (WSN) is a large-scale, wireless, selorganization, multiple-hops, Non-partitioned, no infrastructure support network.Because the WSN in physical dispersion and some other factors make local clock out of synochrony with global clock. Time synchronization technology is a key point in the research of wireless sensor network technology, it is not only necessary for normal operation of wireless sensor network applications, and also directly determine the quality of the other services. In recent years, many researchers have proposed various time synchronization mechanism,This article is to introduce those mechanism and the development of time synchronization technology of WSN and put forward of the future development.Keywords:Wireless Sensor Network time synchronization1.引言无线传感器网络(WSN)是一种起步较晚但发展迅速多的分布式系统。
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WSN技术综述摘要:本文简要介绍了无线传感器网络体系结构、特点和应用领域。
总结了无线传感器网络节能路由技术,多址接入技术及支撑技术的研究成果,并探讨了现存的问题和今后的发展。
关键词:WSN,节能路由技术,节能多址技术,支撑技术Overview of WSNAbstract:The architecture,characteristics and application fields of wireless sensor network are briefly introduced.Some hot spots including power-aware routing schemes,media access control protocols,and supporting technology Open issues and development intends of sensors network are also discussed.Key words:WSN;energy-saving routing technology;energy multiple access technology;support technology一、引言随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)、片上系统(SOC,System on Chip)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。
无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络[1]。
无线传感器网络是一种特殊的Ad-hoc网络。
可应用于布线和电源供给困难的区域、人员不能到达的区域(如受到污染、环境不能被破坏或敌对区域)和一些临时场合(如发生自然灾害时,固定通信网络被破坏)等。
它不需要固定网络支持,具有快速展开,抗毁性强等特点,可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域,引起了人们广泛关注。
无线传感器网络典型工作方式如下:使用飞行器将大量传感器节点(数量从几百到几千个)抛撒到感兴趣区域,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和发出者,也充当信息的路由者,采集的数据通过多跳路由到达网关。
网关(一些文献也称为Sink node)是一个特殊的节点,可以通过Internet、移动通信网络、卫星等与监控中心通信。
也可以利用无人机飞越网络上空,通过网关采集数据。
目前无线传感器网络尚处于研究阶段,为了加快其实用化进程,国外建设了很多演示系统,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了无线传感器网络理论和应用的研究。
美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中,分别将无线传感器网络列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的10大技术之一。
二、无线传感器网络1.体系结构无线传感器网络系统是由无线传感器节点、汇聚节点、数据处理中心以及数据浏览中心等构成的一种新型信息获取系统。
传感器节点负责采集物理世界的各类信息,然后通过专用网络协议实现信息的交流、汇集,之后物理世界的信息经过Internet、GPRS、GSM等途径汇聚于网络数据库服务器中,这样物理世界的信息就完全的进入到了信息世界中了[2]。
最终信息用户可以通过浏览器、手机、PDA 等各种方式随时随地地获取这些信息。
这样一套系统就可以极大地扩展人们感知和了解世界的能力。
图1无线传感器网络体系结构图WSN节点的典型硬件结构如图2所示,主要包括电池及电源管理电路、传感器、信号调理电路、AD转换器件、存储器、微处理器和射频模块等。
节点采用电池供电,一旦电源耗尽,节点就失去了工作能力。
为了最大限度的节约电源,在硬件设计方面,要尽量采用低功耗器件,在没有通信任务的时候,切断射频部分电源;在软件设计方面,各层通信协议都应该以节能为中心,必要时可以牺牲其他的一些网络性能指标,以获得更高的电源效率。
图2无线传感器网络节点结构图2.WSN的特点(1)硬件资源有限。
节点由于受价格、体积和功耗的限制,其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中,协议层次不能太复杂。
(2)电源容量有限。
网络节点由电池供电,电池的容量一般不是很大。
其特殊的应用领域决定了在使用过程中,不能给电池充电或更换电池,一旦电池能量用完,这个节点也就失去了作用(死亡)。
因此在传感器网络设计过程中,任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
(3)无中心。
无线传感器网络中没有严格的控制中心,所有结点地位平等,是一个对等式网络。
结点可以随时加入或离开网络,任何结点的故障不会影响整个网络的运行,具有很强的抗毁性。
(4)自组织。
网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施,节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
(5)多跳路由。
网络中节点通信距离有限,一般在几百米范围内,节点只能与它的邻居直接通信。
如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信,则需要通过中间节点进行路由。
固定网络的多跳路由使用网关和路由器来实现,而无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的,没有专门的路由设备。
这样每个节点既可以是信息的发起者,也是信息的转发者。
(6)动态拓扑。
无线传感器网络是一个动态的网络,节点可以随处移动;一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障,退出网络运行;一个节点也可能由于工作的需要而被添加到网络中。
这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化,因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
(7)节点数量众多,分布密集。
为了对一个区域执行监测任务,往往有成千上万传感器节点空投到该区域。
传感器节点分布非常密集,利用节点之间高度连接性来保证系统的容错性和抗毁性。
(8)传感器节点出现故障的可能性较大。
由于WSN中的节点数目庞大,分布密度超过如Ad hoc网络那样的普通网络,而且所处环境可能会十分恶劣,所以其出现故障的可能性会很大。
有些节点可能是一次性使用,可能会无法修复,所以要求其有一定的容错率。
3.WSN的应用领域➢军事领域由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点,使其非常适合应用于恶劣的战场环境中,使其非常适合应用于恶劣的战场环境中,包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资,判断生物化学攻击等多方面用途。
美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元,帮助大学进行"智能尘埃"传感器技术的研发。
哈伯研究公司总裁阿尔门丁格预测:智能尘埃式传感器及有关的技术销售将从2004年的1000万美元增加到2010年的几十亿美元。
➢环境的监测和保护随着人们对于环境问题的关注程度越来越高,需要采集的环境数据也越来越多,无线传感器网络的出现为随机性的研究数据获取提供了便利,并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。
比如,英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网,以读出缅因州“大鸭岛”上的气候,用来评价一种海燕巢的条件。
无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移,研究环境变化对农作物的影响,监测海洋、大气和土壤的成分等。
此外,它也可以应用在精细农业中,来监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。
➢医疗护理无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。
罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间,使用微尘来测量居住者的重要征兆(血压、脉搏和呼吸)、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。
英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术。
该技术是做为探讨应对老龄化社会的技术项目Center for Aging Services Technologies(CAST)的一个环节开发的。
该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器,帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。
利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理。
而且还可以减轻护理人员的负担。
英特尔主管预防性健康保险研究的董事Eric Dishman称,“在开发家庭用护理技术方面,无线传感器网络是非常有前途的领域”。
➢其他用途无线传感器网络还被应用于其他一些领域。
比如一些危险的工业环境如井矿、核电厂等,工作人员可以通过它来实施安全监测。
也可以用在交通领域作为车辆监控的有力工具。
此外和还可以在工业自动化生产线等诸多领域,英特尔正在对工厂中的一个无线网络进行测试,该网络由40台机器上的210个传感器组成,这样组成的监控系统将可以大大改善工厂的运作条件。
它可以大幅降低检查设备的成本,同时由于可以提前发现问题,因此将能够缩短停机时间,提高效率,并延长设备的使用时间。
尽管无线传感器技术目前仍处于初步应用阶段,但已经展示出了非凡的应用价值,相信随着相关技术的发展和推进,一定会得到更大的应用。
三、WSN节能路由技术由于节能在无线传感器网络中的核心地位,其路由技术的研究就关注于根据传感器网络节点数目众多,分布式操作,数据冗余等特点设计具有节省能量特点的路由技术[3]。
无线传感器网络的路由技术按其网络结构和工作方式可以分为平面式的(Flat routing)和层状式的(Hierarchical routing)。
(1)平面式路由算法对于平面式路由算法,所有节点地位和功能都一样,依靠节点间协作来共同完成数据采集。
最简单的平面式路由算法是洪泛(Flooding)算法,在该算法中,每个接收到数据包的传感器节点将广播给邻居节点,依次类推直到Sink接收到该数据包。
这个方法实现起来非常简单,但在实际应用中却存在重复数据包发送所造成的资源浪费过大的问题。
事实上,对无线传感器网络而言,Sink往往只对具有一定特性的数据感兴趣(如某一个区域内的传感器数据)。
因此,在设计路由协议时应该通过对数据特性及Sink的兴趣进行描述,尽可能只传输必要数据。
出于这一思想而设计的路由算法包括:SPIN,Directed Diffusion,Rumor Routing,GBR及CADR等。
其中,SPIN和Directed Diffusion可以看作这类算法的代表,其他算法可以看作是这两个算法的一个变体或推广。
◆SPIN(Sensor Protocols for Information via Negotiation)算法基本思想是对采集到的数据采用高层次“元数据”(meta-data)进行描述。
当一个节点接收到新数据时,会对该数据生成对应“元数据”描述,并使用ADV消息传递给邻居,感兴趣邻居则通过REQ消息向该节点请求,收到请求后,该节点会通过DATA 消息传递数据给该邻居。