第7章无线传感器网络.ppt

* 节点间的探测过程 * 定向扩散过程 * 数据传输过程 * S-MAC协议仿真 ☆仿真背景 有关定向扩散协议的原理和其它知识，见本书7.3.4节 ☆仿真拓扑 0 6 1 7 8 2 9 10 3 11 12 4 13 5 S-MAC协议仿真拓扑 * ☆仿真代码 S-MAC的仿真代码见电子资源和教材7.6.2节 ☆仿真结果和分析见教材172页 传感器节点探测过程 * 节点3传输数据到节点12 * 部分节点(0、2、3、5、6、12)能量已有所消耗 * 部分节点(0、2、3、5、6、12)能量开始不足 * 定向扩散路由协议的工作过程 ☆数据命名 为保证源节点的数据能正确传输到查询节点，DD协议采用了基于兴趣和数据的命名模式，即属性/值对 type = soldier //检测对象：士兵 interval = 100s //每隔100s发送一次事件 start = 15:10:30 //兴趣起始时间 duration = 10m //兴趣持续时间 rect = [100, 300, 200, 400] //区域 * ☆兴趣扩散 汇聚节点周期性向邻居节点广播兴趣消息 type = soldier //检测对象：士兵 interval = 0.5s // 每秒2个事件 rect = [100, 300, 200, 400] // 节点的范围 timestamp = 15:11:00 // 任务开始时间 expires at = 15:11:30 // 任务结束时间 * 节点S收到 节点A的兴趣 是否存在指向节点A的梯度 创建新的指向节点A的梯度 结束 是 开始 是否存在对应兴趣记录 否 创建新的兴趣记录 是 否 更新该梯度的时间戳 节点S收到节点A的兴趣的处理流程图 * ☆梯度建立 定向扩散协议在兴趣扩散时建立梯度，明确指定了数据率和发送数据的方向，能在源节点和汇聚节点间建立梯度，可靠传输数据 ☆路径加强 假定以数据传输时延作为路由加强的标准，汇聚节点就选择首先发来最新数据的邻节点作为加强路径的下一跳，并向邻节点发送路径加强信息 * 定向扩散协议的问题 ☆负加强 负加强指当一条路径未被明显加强时，就终止相应梯度，即降低链路的传输速率，除非这些链路被显式加强 ☆环路消除 B D S C A 源节点 汇聚节点 * ☆多源和多接收节点 C Sink B D 梯度 源 事件 A 梯度 源 事件 Sink Y Sink X 多个源节点时梯度的建立 多个Sink节点时梯度的建立 * ☆路径修复 路径修复有助于失败或降级路径的局部修复，通过一定的加强机制，能改善由于能量耗尽和环境因素等影响等导致的路径故障或降级 C 梯度 源 事件 Sink * 定向扩散协议的特点 ☆以数据为中心 ☆数据传输是相邻节点间进行扩散 ☆算法中节点遵循本地交互原则 ☆网络梯度使得整个网络适应性比较强 * Sensor MAC协议 Sensor MAC协议概述 ☆是一种基于竞争的MAC层协议 ☆主要适用于节点空闲时间较长、可容忍较大时延的场合 ☆以802.11为基础，但又不像802.11那样复杂 ☆采用RTS/CTS/DATA/ACK作为基本传输机制 * Sensor MAC协议的机制 ☆周期性监听和休眠 节点空闲时自动转入休眠模式来减少侦听，并依据下列步骤建立调度表 ①节点首先侦听一段时间，如未听到其它节点的调度，随机选择一个时间休眠，并立即广播其调度 ②如果一个节点在选择自己调度前，从一个邻居节点收到调度，就遵循该邻居节点的调度，将自身调度设置为与之相同的追随节点，等待一个随机延迟(冲突避免)并广播其调度 * ③如果一个节点在选择自身调度后，收到邻居节点的调度，就采用这两种调度，并在休眠前广播自己的调度 接收者 发送者1 发送者2 发送者3 For SYNC For RTS 监听 休眠 休眠 SYNC CS 如果收到CTS则发送数据 CS CS CS RTS RTS SYNC 如果收到CTS则发送数据 发送者到接收者的三种可能情况的定时选择 * ☆虚拟簇机制 拥有相同调度信息的节点形成了一个虚拟簇 具有调度1 具有调度1,2 具有调度2 虚拟簇机制示意图 * ☆冲突减少和串音避免机制 ①多个节点同时向一个接收节点发送信息时，则需争用介质来减少冲突 ②RTS/CTS机制 ③考虑到数据分组常比控制分组长很多，则让干扰节点收到RTS/CTS