用于多跳无线传感器网络的能量有效数据转发协议
无线传感器网络中能量有效的路由算法设计
无线传感器网络中能量有效的路由算法设计无线传感器网络（WSN）是由许多分布式传感器节点组成的网络，这些节点通过无线通信协作来监测环境、收集数据和传输信息。
在无线传感器网络中，节点通常由电池供电，因此能源是一个极其宝贵的资源。
为了延长网络的寿命，必须设计能量有效的路由算法来最大程度地减少能源消耗。
本文将探讨无线传感器网络中能量有效的路由算法设计。
首先，对于无线传感器网络中能量有效的路由算法设计，关键是要考虑如何降低数据传输过程中的能量消耗。
一种常见的方法是通过基于数据包的路由协议来设计路由算法。
这种路由协议的核心思想是将数据包从一个节点传输到另一个节点，以便最终将数据传输到目的地。
在传输数据包的过程中，节点需要花费能量进行信号传输、数据处理和路由决策等操作。
因此，设计能量有效的路由算法需要最大限度地减少这些能耗。
其次，为了提高传感器节点的能量利用率，设计路由算法时需要考虑节点的能量平衡。
由于节点之间的能量差异会导致一些节点能量耗尽而无法正常工作，因此路由算法应该考虑节点的能量状态，并动态调整路由路径，使得整个网络的能量消耗均衡。
另一方面，为了有效利用有限的能源资源，设计路由算法时还需要考虑传感器网络的拓扑结构。
不同的拓扑结构对能量消耗有着不同的影响，因此需要根据具体的应用场景选择合适的路由算法。
例如，对于稀疏的传感器网络，可以采用基于多跳的路由算法来减少单个节点的能量消耗；而对于密集的传感器网络，可以采用基于单跳的路由算法来减少中继节点的数量，从而降低整个网络的能量消耗。
除了能量消耗和节点能量平衡外，设计能量有效的路由算法还需要考虑网络的可靠性和延迟。
在无线传感器网络中，数据传输往往受到信道干扰、节点故障等因素的影响，因此需要设计具有容错性的路由算法来保证数据传输的可靠性。
同时，为了降低数据传输的延迟，有必要设计路由算法来优化数据传输路径，减少数据包在网络中的传输时间。
总的来说，设计无线传感器网络中能量有效的路由算法是一项复杂而重要的工作。
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。
一种基于簇的无线传感器网络能量有效路由协议
分簇 的结构组织 网络 ， 内节点之间采 用 了一 种新 的数据 簇 转发法 。它是一种选择性 泛洪 的路 由方式 ， 通过 类似 于贪 婪算法找 出最小传输成 本路径 ， 头之 间则 通过数据 的多 簇 跳传输实现 。本 文进 行 了仿真 ， 与 Ｌ Ａ Ｈ 协议 进行 了 并 ＥＣ
维普资讯
３ ４
传感器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃ ｓｓ ｍ Ｔ ｃｎ ｌ ｉ ） Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ ａ ｏ ｒ ｅ ｏｅ
２０ ０ ８年 第 ２ ７卷 第 ３期
一
种 基 于 簇 的 无 线 传 感 器 网络 能 量 有 效 路 由协 议
Ａｂｓｒ ｔ： Ｂｅ ａ ｅ ｏ ｈ ｉ ｔｄ ｅ ｒ ｙ， ｏ ｍｕ ｃ ｔｏ ｎ ｃ ｍ ｐ ｔｔｏ ｃ ｐａ ｉｉｙ ｆ ｓ ｎ ｏ ｏ ｅ ａ ｒ ｕｉ ｇ ｔ ａｃ ｃ ｕｓ ｆｔ ｅ ｌｍｉｅ ｎｅｇ ｃ ｍ ｎｉａｉ ｎ ａ ｄ ｏ ｕ ａｉｎ ａ ｂｌｔ ｏ ｅ ｓ ｒ ｎ ｄ ｓ， ｏ ｔｎ
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无线传感器网络中的数据聚集与传输协议
无线传感器网络中的数据聚集与传输协议无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的自组织网络。
这些传感器节点通过无线通信与协作，实时地采集环境信息，并将其聚集传输给基站或其他节点。
在WSN中，数据的聚集与传输是实现网络效能和性能的关键环节，因此数据聚集与传输协议的设计和选择变得至关重要。
数据聚集是指将分散的传感器节点上采集到的数据通过多跳路由汇聚到一个或少数几个集中节点的过程。
这样可以减少无线传感器节点之间的直接通信，降低能耗并提高网络寿命。
数据聚集协议通常分为静态聚集和动态聚集两种。
静态聚集协议是指在网络部署时，预先确定聚集节点的位置，并根据传感器节点在网络中的分布特性进行数据聚集。
静态聚集协议具有一定的局限性，适用于网络拓扑较为简单且不易变化的场景。
这种设计方式能够在一定程度上降低网络开销，提高数据聚集的效率。
然而，由于静态聚集协议无法适应网络中传感器节点位置的变化，因此对于分布式、大规模和动态的无线传感器网络，静态聚集协议的局限性显而易见。
动态聚集协议则是针对大规模、分布式和动态变化的无线传感器网络而设计的。
在动态聚集协议中，传感器节点通过节点间的动态选择和调整，形成动态聚集树结构，并将数据从叶子节点通过多跳传输到根节点。
动态聚集协议通常采用分层的方式进行聚集，即根据节点的能力和距离远近将节点分为不同层次的集群。
这种分层聚集的方式不仅能够降低能耗，还能提高数据聚集的效率和准确性。
同时，动态聚集协议还具有自适应性和鲁棒性等特性，能够适应节点位置的动态变化和网络拓扑的动态调整。
除了数据聚集，数据传输协议也是无线传感器网络中的重要组成部分。
数据传输协议主要解决节点之间的通信和数据传输的问题。
传统的无线传感器网络通信方式主要基于电能传输，即节点通过无线电波进行通信。
然而，由于节点能量有限，电能传输会导致能耗过大，从而缩短网络的寿命。
无线传感器网络的网络协议与能量问题综述
节点功率控制则是在满足节点连通度的基础 上， 通过调节每个节点 的发射功率 ， 均衡节点 的单 跳可达邻居数 目， 从而减少节点问通讯干扰 ， 提高 通讯效率 ， 节省节点能量 ． 当节点部署在二维或三 维 空 问 中 时 ， 问 题 是 一 个 较 难 解 的 问 题 ， 该 Ｊ 因 此， 解决方案都是寻找近似解法 ． 解决方案可 以分 为基于节点度的算法和基于邻近图的算法两种 ． 基于节 点度 的算 法 如 Ｌ Ａ（ ｃｌ ｅｎａ ｏ Ｍ １ａ ｍ ａ ｌ 一 ｏ ｇ
及其优缺点 ， 并展 望 这 一 技 术 的发 展 趋 势
关键词 ：无线传 感器网络 ； 扑控 制； 由协议 ； 拓 路 数据 链路 协议 中图分类号 ＩＰ９ ．３ Ｔ ３３０ 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
微机 电（ Ｅ Ｓ技术 、 ＭＭ ） 无线通信技术和数字电 子技术 的发 展， 推动 了由感 测元件 、 数据 处理单
速发展 ． 这些具有低成本 、 低功耗 、 体积小 、 短程通 信链 等 特点 的传感 器节 点 组成 了各 种无 线 传感 器
网络 ， 量应 用 在 军 事 、 大 环境 观 测 、 医疗 护 理 等 方
面．
１ 拓 扑 控 制
无线 传感 器 网络 中的拓 扑 控 制 按研 究 方 向可 分 为两类 ： 点功率 控 制和 拓 扑 结构 控 制 ． 扑 控 节 拓 制 研究 的主 要 问 题 是 ， 满 足 网络 覆 盖率 的 前 提 在 下 通过 功率 控 制 和 主 干 网 的 选 择 ， 除节 点 之 间 剔 不 必要 的通 讯 链 路 ， 成 一 个 数 据 转 发 的 优 化 网 形 络 － ． 于 自组织 的无 线 传 感器 网络 而 言 ， １对 Ｊ 网络 拓 扑 控制对 网络 性 能 影 响 很 大 ． 良好 的 拓 扑 结 构 能 提 高路 由协 议 和 数 据 链 路 协 议 的效 率 ， 数 据 融 为
无线传感器网络MAC协议
无线传感器网络MAC协议摘要近年来，无线传感器网络(WSNs)作为国内外一个新兴的研究方向，吸引了许多研究者和机构的广泛关注。
本文从无线传感器网络 MAC 协议角度出发,介绍了无线传感器网络的MAC 协议及当前的研究现状，分析了无线传感器网络协议和传统网络协议在设计上的不同点，对已有的MAC 协议进行分类，着重研究和比较了S—MAC和T—MAC无线传感器网络MAC 协议。
最后，展望了无线传感器网络MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。
关键词无线传感器网络(WSNs)，MAC协议，能量有效性Abstract In recent years， wireless sensor networks (WSNs）, as a new research direction at home and abroad， has attracted the attention of many researchers and organizations。
We conduct a deeply research on wireless sensor network MAC protocol,and we propose the difference between WSN and traditional networks， not only given the characteristic of WSN，we also have illustrate the research orientation in this area.Focus on the research and comparison of S-MAC and T-MAC wireless sensor network MAC protocol。
Finally， the future research strategies and trends of MAC protocols in WSNs are summarized。
leach协议
leach协议协议名称：Leach协议1. 引言Leach协议是一种用于无线传感器网络（WSN）中能量有效的分簇路由协议。
本协议旨在通过将无线传感器节点分为集群（cluster）并选择一个临时的簇首（cluster head）来减少能量消耗，延长整个网络的生命周期。
本协议的目标是提高网络的能量效率、减少能量消耗不均衡以及降低传输延迟。
2. 定义2.1 无线传感器网络（WSN）：由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络，用于收集、处理和传输环境数据。
2.2 集群（Cluster）：由一组相邻的传感器节点组成的子网络，其中一个节点被选为簇首。
2.3 簇首（Cluster Head）：每个集群中被选为临时簇首的节点，负责收集集群内节点的数据并将其传输到基站。
2.4 基站（Base Station）：无线传感器网络中的中心节点，负责接收和处理从簇首传输的数据。
3. 协议流程3.1 集群形成阶段3.1.1 初始化：每个传感器节点根据预先设定的概率p选择是否成为簇首。
概率p可以根据网络规模和能量消耗平衡要求进行调整。
3.1.2 簇首选择：传感器节点根据其剩余能量大小选择成为簇首。
能量越高的节点被选为簇首的概率越大。
3.1.3 集群形成：每个非簇首节点选择距离最近的簇首节点进行关联，形成集群。
3.2 数据传输阶段3.2.1 数据采集：每个传感器节点根据预设周期采集环境数据，并将数据发送给其所属的簇首。
3.2.2 聚合与压缩：簇首节点收集来自其所属节点的数据，并进行聚合与压缩，减少数据量。
3.2.3 数据传输：簇首节点将聚合后的数据传输给基站，可以采用多跳传输或直接传输的方式。
3.3 能量平衡机制3.3.1 簇首轮流：为了避免某些簇首节点能量过早耗尽，每个簇首节点在每一轮中轮流充当簇首的角色。
3.3.2 簇首重新选择：当簇首能量低于一定阈值时，重新选择簇首节点，以平衡能量消耗。
3.3.3 节点睡眠：非簇首节点在完成数据传输后，可以进入睡眠状态以节省能量。
移动传感器网络路由协议的多跳数据传输及能耗性能分析
移动传 感器 网络 网络能耗 多跳数据传 输 节点移动性
Ｔ ３３ Ｐ ９ 文献标识码 Ａ
ＰＥ ＲＦｏＲＭ ＡＮＣＥ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ０Ｎ ＵＬＴＩＨ ＯＰ Ｉ Ｍ ． ＤＡＴＡ ＴＲＡＮＳ Ｉ ＳＩ Ｍ Ｓ ＯＮ
ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＵＭ ＰＴ ｏＮ Ｉ ｏＦ ＲｏＵＴＩ ＮＧ ＲｏＴＯ ＣＯＬＳ Ｐ Ｆ ｏＲ ＯＢＩ Ｍ ＬＥ Ｉ Ｗ ＲＥＬＥＳ ＥＮＳ ＳＳ ｏＲ ＮＥＴＷ ＯＲＫＳ
张俊虎 彭 辉’ 邵峰晶
（ 青岛理工大学计算机工程学 院 山东 青 岛 ２ ６ ３ ） ６ ０ ３ （ 青岛大学信息工程学 院 山东 青岛 ２６ ７ ） ６０ １
摘 要
为 了研 究无线传感器 网络路 由协议性 能与网络 节点移 动性之 间的关 系， 基于 网络模拟器 Ｎ 一 ｓ２构建 了无线传 感器 网络 的
Ｚ ａ ｇＪ ｎ ｕ Ｐ ｎ ｕ Ｓ ａ ｅ ￣ ｎ ｈ ｎ ｕ ｈ ｅ ｇＨ ｉ ｈｏＦ ｎ ｉｇ
（ ｏｌ ｅｆＣ ｍ ｕｅ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｑｎ ｄ ｏＴｃｎｌ ｉ ｌＵ ｉｒｉ ， ｉｇ ａ ６０ ３ Ｓ ａ ｄｎ Ｃ ｉ ） Ｃ ｌｇ ｏ ｐ ｔ ｎ ｉｅｒ ， ｉｇ ａ ｅｈ ｏ ｇｃ ｎ ｅｓｙ Ｑ ｎｄ ｏ２６ ３ ，ｈ ｎｏｇ， ｈｎ ｅ ｏ ｒ ｎ ｏ ａ ｖ ｔ ａ （ ｏｌ ｅｆＩ ｏｍａｉ ｎｉ ｒ ｇ， ｉｇ ａ ｎｖｒｔ， ｉ ｄｏ２ ６ ７ ，ｈ ｎ ｏｇ Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ｆｒ ｔｎＥ ｇ￣ｅｉ Ｑｎ ｄ ｏＵ ｉ ｓｙ Ｑｎ ａ ６ ０ １ Ｓａ ｄｎ ， ｈｎ ） ｅ ｏ ｎ ｏ ｎ ｅｉ ｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ Ｔ ｘ ｌｒ ｈ ｅ ａｉｎ ｈｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｅ ｆｒ ｎ ｅｏ ｕ ｉ ｇｐ ｏｏ ｏｓａ ｄ ｎ ｄ ｂ ｌ ｙ ｏ ｂｌ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒ ｅｗ ｒ ｏ ｅ ｐ ｏｅ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｆｒ ｔ ｒ ｔｃ ｌ ｎ ｏ ｅ ｍｏ ｉ ｔ ｎ ａ ｍｏ ｉ ｗｉ ｅ ｓｓ ｎ ｏ ｔ ｏ ｋ， ｏ ｏ ｏ ｎ ｉ ｅ ｅ ｎ
leach协议
Leach协议简介Leach（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种无线传感器网络中常用的分簇协议。
该协议基于分簇的方式，使得无线传感器节点能够有效地将数据传输到基站，从而延长整个网络的生命周期。
本文将介绍Leach协议的工作原理、特点以及应用场景。
工作原理Leach协议采用分簇的方式组织无线传感器节点。
每个节点在每个轮次中以一定的概率成为簇头节点，并负责收集和聚合其他节点的数据，并将聚合后的数据传输给基站。
其工作原理如下：1.初始阶段：每个节点根据预设的概率成为簇头节点。
这个概率可以在每个轮次中动态调整，以保证所有节点都有机会成为簇头节点。
2.簇头选择：节点通过计算与其它节点的距离来决定自己是否成为簇头节点。
距离越小，成为簇头的概率越高。
这样可以保证簇头节点分布均匀，避免节点集中在某一区域。
3.簇头通信：簇头节点负责与其他节点进行通信，收集并聚合数据。
簇头节点通过多跳的方式将数据传输给基站。
这种多跳方式减小了节点到基站的距离，节约了能量。
4.簇头轮流变更：为了均衡网络中各个节点的能量消耗，每个节点在一个轮次中只能成为簇头一次。
通过轮流变更簇头节点，可以使得每个节点都有机会承担更多的能量负担。
特点Leach协议具有以下几个特点：1.能量均衡：通过每个节点轮流变更成为簇头节点，Leach协议可以使得网络中各个节点的能量消耗均衡。
避免了少数节点能量消耗过快导致网络寿命缩短的问题。
2.低能耗：Leach协议采用分簇的方式，只有簇头节点需要与基站进行通信，其余节点只需要将数据传输给簇头节点即可。
这种方式减小了节点的能量消耗，延长了网络的寿命。
3.自适应性：Leach协议中的簇头节点选择是基于节点之间的距离计算的，距离越小的节点成为簇头的概率越高。
这种自适应性使得网络能够适应节点的位置分布，提高了网络的覆盖范围。
4.扩展性：Leach协议支持大规模无线传感器网络。
无线传感器网络通信协议
要点二
基于协调的MAC协议
节点通过与其它节点协调，分配无线 信道的使用权，例如TDMA（Time Division Multiple Access）和 FDMA（Frequency Division Multiple Access）等。
要点三
基于混合的MAC协议
结合了竞争和协调两种方式，例如 CDMA（Code Division Multiple Access）和OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）等。
用于农田管理、作物协议的重要性
无线传感器网络通信协议是WSN的核心技术之一， 对于网络的性能和稳定性起着至关重要的作用。
通信协议需要满足低功耗、可扩展性、安全性、可 靠性等要求，以适应不同的应用场景和需求。
采用高效的通信协议可以提高网络的寿命、降低能 耗，同时保证数据传输的实时性和准确性。
常见的MAC协议比较
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CSMA/CA和CSMA/CD ：这两种协议简单易实现 ，适用于小型网络。但它 们在大型网络中性能较差 ，因为它们不能很好地处 理节点之间的干扰和碰撞 。
TDMA：TDMA将时间划 分为多个时隙，每个节点 只能在特定的时隙内进行 数据传输。它适用于大型 网络，但实现较为复杂。
安全与隐私保护研究
• 总结词：安全与隐私保护是无线传感器网络通信协议的重要 研究课题，旨在保障网络数据安全和用户隐私。
• 详细描述：无线传感器网络面临着多种安全威胁和隐私泄露 风险，如恶意攻击、数据窃取、节点伪造等。因此，研究安 全与隐私保护机制至关重要。目前，研究工作主要集中在加 密算法、访问控制、安全认证等方面。例如，基于公钥加密 算法的密钥分配机制，保证数据传输和存储的安全性；基于 属性基密码的访问控制机制，根据用户属性授予相应权限； 基于联邦学习的安全认证机制，保护节点身份隐私和数据安 全。此外，还有一些研究工作致力于开发轻量级安全协议和 隐私保护技术，提高网络安全性。
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计算机科学 ,%%+4"56 (&76 8 -
用于多跳无线传感器网络的能量有效数据转发协议 #）
, - 李建东) 郑国强)， ) （ 西安电子科技大学 .9! 国家重点实验室信息科学研究所宽带无线通信实验室- 西安 +)%%+) ） , （ 河南科技大学电子信息工程学院- 洛阳 &+)%%( ）
摘- 要- 为了增加无线传感器网络的寿命， 必须尽可能地节省节点的能量。节省能量最显著的方法就是在节点不参 与数据传输时， 使其无线模块处于睡眠状态。本文提出了一种适用于无线传感器网络的可靠、 能量有效的数据传输 （ :;;<=） 协议。此协议通过使网络节点的唤醒模块工作于周期性的侦听 > 睡眠方式， 当节点有数据业务时， 利用节点 的唤醒模块把节点的一跳邻居节点同步唤醒， 确保数据被及时、 可靠地发送。通过采用类似于 :?9 > @?9 的控制信息 交换方式和发送忙音，:;;<= 协议有效地避免了数据传输的隐藏和暴露终端问题。基于节点的位置，:;;<= 协议 采用竞争的方式， 选取朝着目标 9.!A 节点前进距离最大的邻节点， 作为中转接收节点， 实现了路由、 B0@ 和拓扑管理 的有机结合， 节省了节点的资源。分析表明， 在网络节点密度适度的情况下，:;;<= 协议的可靠性、 能量消耗和链路 建立时延显著地优于文 ［8］ 提出的 <C:D= 协议。 关键词- 无线传感器网络，能量有效，同步唤醒，竞争 -
!" 网络模型和基本假设
传感器网络由一个用户节点 （ ’,-. ） 和大量的传感器节 点 （ 以下简称节点） 组成， 监测的区域为方形。’,-. 节点具有 足够的能量、 内存与计算资源， 用于收集来自传感器节点的数 据。每个传感器节点具有两个工作于不同频率的无线通信模 块， 其中一个作为主模块， 用于节点之间交换控制和数据信 息； 另一个作为唤醒模块， 用于发送和侦听唤醒信号。该传感 器网络具有以下性质： （0） 节点部署后不再移动； （1） 基站 ’,-. 节点部署在方形区域的某个边上的固定 位置， 节点的等效通信半径 # 远小于网络覆盖区域的等效半 径， 所以节点必须以多跳的方式向 ’,-. 节点发送数据， 并且 ’,-. 是唯一的； （2） 网络中的任意节点和其通信覆盖半径 # 内的邻居节 点之间都存在无线链路； （3） 所有的节点具有相似的能力， 并且地位相等； （4） 节点可以根据位置服务模块获取自身的位置信息， 并已知 ’,-. 节点的位置； （5） 通过调整发射功率， 节点的两个无线模块具有相同 的通信覆盖范围。 在传感器网络中， 无线模块是节点能量的主要消耗者。 通常节点的无线通信模块有发送、 接收、 空闲和睡眠四种工作 状态。在入侵监测等一大类应用中， 传感器网络大部分时间 处于监测状态。在监测状态并不需要传递数据。所以为了节 能， 节点采用图 0 所示的工作方式。在这种工作方式中， 节点 的主模块除了维持周期性的网络同步外， 其它时间均处于睡 眠状态。节点的唤醒模块在主模块睡眠期间， 工作于周期性 的侦听 & 睡眠方式， 且各节点唤醒模块的周期侦听同步， 即所 有网络节点同时处于侦听状态。网络的时钟同步可以通过执 行周期性的分布式同步协议 (67 实现， 关于网络同步的过程 限于篇幅这里就不再讨论， 具体可参考文 ［8］ 。这里主要考 虑了如下的事实： 在节点的时钟稳定性较好的情况下， 网络的 同步周期远大于满足网络应用要求的节点唤醒信道侦听 & 睡 眠周期。根据文中对 #))!% 协议的描述， 该协议的执行对网 络的同步要求非常宽松。图 0 中， ! 表示主信道的同步活动 ! ’<""= 表示节点主模块周 周期， ! ’9:; 表示每个周期同步的时间， 期睡眠的时间， ! > 表示节点唤醒模块的工作周期， ! >< 表示节 点唤醒模块的周期侦听时间， ! >? 表示节点唤醒模块的周期睡 眠时间。其中 " 为远大于 0 的整数， ! 远大于 ! > ， ! ’9:; 远小于 !， 即网络的同步较长时间才执行一次。
基金项目： 国家自然科学基金重大项目 （ !"# $%&’$()$ ） ； 国家自然科学基金项目 （ !"# $%*+,)&$ ） ； 高等学校博士学科点专项科研基金 （ !"# #） ,%%*%+%)%%+ ） ； 高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划； 教育部科学技术研究重点项目 （ !"# )%+)%( ） 。郑国强 - 博士生、 副教授， 研究方向为 无线网络协议设计； 李建东- 教授， 博士生导师， 研究方向为宽带无线 ./ 网络， 无线 01 2"3 网络， 软件无线电， 自组织网络。
［)］
!" 引言
节能是传感器网络研究的热点问题 。在入侵目标监 测、 军事监控等突发事件监测的应用中， 传感器网络通常有两 种状态： 监测状态和数据传递状态。在大部分时间里， 网络处 于对环境的监测状态， 通过关闭节点的无线通信模块， 可大量 节省节点的能量。但节点有数据需要发送时， 如何使网络尽 快转换到数据传递状态， 并把数据信息及时、 可靠地报告给远 端用户 （ 9.!A） 节点， 是传感器网络在这类应用中必须权衡的 问题。 近年来就传感器网络的能效问题研究已经取得了许多研 ［, a *］ 究成果 。文 ［$］ 提出的稀疏拓扑与能量管理 9?;B 协议，
・,&・万方数据
性较强， 但 !"#$% 协议要求网络的节点密度必须足够大， 并 且节点数据模块采用周期侦听 & 睡眠的工作方式， 无谓消耗了 太多的能量， 动态选取的转发节点也并不是最好的。 结合 ’()*、 !"#$% 协议的优点， 针对目标监测一类传感 器网络的应用， 提出一种高能效的数据传输 （ #))!% ） 协议。 只有当网络处于数据传递状态时， 节点才执行 #))!% 协议。 #))!% 协议按照时隙结构执行， 通过采用类似 #(’ & +(’ 的 控制信息交换机制， 避免了数据传输的碰撞。基于节点的位 置信息， 通过竞争选取朝着 ’,-. 前进最大距离的节点作为 接收节点， #))!% 把路由、 */+ 和拓扑管理整合为单一的层， 大大降低了对节点资源 （ 内存、 计算能力等） 的要求。 图 0@ 双无线模块的节点工作方式