無(wú)線感知網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與路由協(xié)議研究

李 坤，魯志強(qiáng)

（中國(guó)聯(lián)合通信有限公司四川省分公司網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)部質(zhì)量?jī)?yōu)化中心，成都 610065）

1 無(wú)線感知網(wǎng)

無(wú)線感知網(wǎng)相對(duì)來(lái)說(shuō)有著較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，針對(duì)這種結(jié)構(gòu)文章進(jìn)行了針對(duì)性的研究，提出了這種特殊的路由協(xié)議在應(yīng)用過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)，并將其和無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)因素進(jìn)行比較，希望可以給有關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是由大量密集分布的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)。這些傳感器節(jié)點(diǎn)通常是大規(guī)模隨機(jī)分布的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有感知、檢索、處理和向數(shù)據(jù)接收器報(bào)告數(shù)據(jù)的能力。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）利用基站的移動(dòng)通信，通過(guò)自主移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的多跳路由發(fā)送數(shù)據(jù)。具有大規(guī)模、高密度、強(qiáng)自主性、實(shí)時(shí)性和環(huán)境相關(guān)的微移動(dòng)節(jié)點(diǎn)功能。相比較其他的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，無(wú)線傳感器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有著更加鮮明的特點(diǎn)，首先WSN是由多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成的多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，成本低，能量有限；數(shù)據(jù)收集傳感器網(wǎng)絡(luò)路由；集群連接到有線網(wǎng)絡(luò)或Internet傳感器，傳感器生成的集群為兩個(gè)固定和外部移動(dòng)用戶提供數(shù)據(jù)。

3 無(wú)線感知網(wǎng)的運(yùn)行協(xié)議

3.1 平面協(xié)議

擴(kuò)散方法是用于網(wǎng)絡(luò)通信的傳統(tǒng)路由協(xié)議。在擴(kuò)展方法中，節(jié)點(diǎn)首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到相鄰節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)復(fù)制相鄰節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到該節(jié)點(diǎn)之外的相鄰節(jié)點(diǎn)。這將一直持續(xù)到將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)B或?qū)?shù)據(jù)的生存期設(shè)置為零，或者直到所有節(jié)點(diǎn)都具有數(shù)據(jù)副本為止。自旋是一種以數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)通信路由協(xié)議。自旋協(xié)議通過(guò)節(jié)點(diǎn)解決了擴(kuò)散方法與資源自適應(yīng)機(jī)制之間協(xié)商機(jī)制的缺點(diǎn)。為避免信息爆炸和傳播的部分重疊，傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)在系統(tǒng)協(xié)商之前發(fā)送數(shù)據(jù)以確保有用的數(shù)據(jù)。該節(jié)點(diǎn)不會(huì)發(fā)送有關(guān)所有收集的數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)屬性，而是通過(guò)發(fā)送描述傳感器節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行協(xié)商。因?yàn)樵獢?shù)據(jù)的大小大于收集的數(shù)據(jù)的大小。選擇路徑時(shí)，策略路由（SAR）的順序分配應(yīng)考慮特殊要求。

圖1 無(wú)線感知網(wǎng)

3.2 層次路由協(xié)議

相比較傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)無(wú)線的自組織化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不需要搭建基站，而僅僅應(yīng)用節(jié)點(diǎn)式的分布形式，并依此發(fā)揮出路由器的功能，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中主要功能是負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)有關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到其他節(jié)點(diǎn)或相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包的信息。

圖2 無(wú)線感知網(wǎng)的路由

這種類型的網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以通過(guò)通向互聯(lián)網(wǎng)等有線骨干網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)運(yùn)行。根據(jù)節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)還是非無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以將無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)分類為移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET），這是因?yàn)槠渲饕峭ㄟ^(guò)節(jié)點(diǎn)搭建的，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)如果可以移動(dòng)的話則網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)模塊都是可以進(jìn)行變動(dòng)的。實(shí)際上，許多文檔通常等同于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，而在應(yīng)用的過(guò)程中這些節(jié)點(diǎn)都是呈現(xiàn)靜態(tài)的隨機(jī)分布模式，需要的時(shí)候可以對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可能沒(méi)有全局標(biāo)識(shí)符；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是相對(duì)于移動(dòng)自組網(wǎng)的，它們大多是準(zhǔn)靜態(tài)的，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和新的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)AdHoc是完全不同的，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化調(diào)整是十分必要的。