无线传感器网络 第2、3章(传感器网络的通信与组网技术).ppt

备份 无线传感器网络物理层设计 能耗和成本问题是WSN最主要的性能指标，也是WSN物理层协议中需要重点考虑和解决的主要问题 1.能量问题 2.成本问题 能耗 能量来源 节点工作能耗远大于待机能耗 目前，仍然是传统电池 Ton包括通信电路启动时间 收发机工作电流取决于符号率 数字化问题 集成化问题 协议简单化问题 S-MAC与IEEE 802.11 MAC协议的突发分组传送 * * * 基本思想：在一次通信过程中，通信节点的邻居在通信结束后不立即进入睡眠状态，而是保持侦听一段时间。如果节点在这段时间内接受到RTS分组，则可以立刻接受数据，无须等到下一次调度侦听周期，从而减少了数据分组的传输延迟。如果在这段时间内没有接收到RTS分组，则转入睡眠状态直到下一次调度侦听周期。 * 物理层负责载波频率的产生、信号调制、解调；数据链路层负责媒体接入和差错控制；网络层负责路由发现与维护；传输层负责数据流的传输控制；应用层负责任务调度、数据分发等具体业务。 * * * * * * * * * * * * * * Directed Diffusion: 优点和缺点 就按需数据查询机制而言，DD与SPIN不同 Sink节点只有在需要时才Flooding兴趣 可以节省很多能量 在SPIN中,传感器节点广告数据的可用性 优点 以数据为中心：所有通信都是邻居节点和邻居节点之间的，不需要节点的地址 每个节点都有聚合和缓存功能 缺点 按需查询驱动: 不适用需要持续数据传递的应用，比如：环境检测 基于属性命名的方案取决于应用 对于每个不同的应用需要事先定义 传感器节点有额外的处理开销 MCFA (Minimum Cost Forwarding Algorithm) 假设路由方向总是知道的，比如：向着固定的BS方向 节点不需要唯一的ID和路由表 每个节点都保持一个从自己到BS的最小估计成本 向邻居节点广播消息 邻居节点检查自己是否在从源节点到BS的最小成本路径上 如果是，则该邻居节点继续向它的邻居节点广播该消息 重复上述步骤直到消息到达BS MCFA 每个节点都需要知道到BS的最小成本路径 BS广播一个消息的成本设为0 每个节点初始化自己到BS的成本为∞ 当节点从BS收到消息时，则检查数据包中的估计成本+1是否小于当前节点到BS的估计成本 如果是的，则更新当前节点到BS的估计成本和消息中的估计成本并且重发 如果不是， 则删除该消息，不做任何处理 离BS很远的节点可能会收到几个消息?则该节点不会发送更新消息直到 a * lc ，其中a 是一个常数，lc是链路的成本 在固定的拓扑结构下该协议效果很好 ? ? 假设传感器节点知道它们寻找的东西 ? or ?? Dijkstra Algorithm: Finding shortest paths in order s w w w Closest node to s is 1 hop away w x x 2nd closest node to s is 1 hop away from s or w” x z z 3rd closest node to s is 1 hop away from s, w”, or x w Find shortest paths from source s to all other destinations Dijkstra’s algorithm N: set of nodes for which shortest path already found Initialization: (Start with source node s) N = {s}, Ds = 0, “s is distance zero from itself” Dj=Csj for all j ? s, distances of directly-connected neighbors Step A: (Find next closest node i) Find i ? N such that Di = min Dj for j ? N Add i to N If N contains all the nodes, stop Step B: (update minimum costs) For each node j ? N Dj = min (Dj, Di+Cij) Go to Step A Minimum distance from s to j through node i in N Execution of Dijkstra’s algorithm Iteration N D2 D3 D4 D5 D6 Initial {1} 3 2 5 ? ? 1 {1