傳感器網(wǎng)絡(luò)及其介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議的研究

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)及其介質(zhì)拜候操縱協(xié)議的研究王德智;王忠臣;李金寶摘要:多無(wú)線收發(fā)器的傳感器網(wǎng)絡(luò)ulti-radiirelesssensrnetrks是一種帶寬較寬，網(wǎng)絡(luò)適時(shí)性較強(qiáng)，吞吐量較大的特別的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文研究了多無(wú)線收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)上的a協(xié)議，方案實(shí)現(xiàn)了一種充實(shí)地利用了這這種網(wǎng)絡(luò)的多收發(fā)器、多頻道特性的a協(xié)議，該協(xié)議可以或許充實(shí)發(fā)揮多收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，為上層協(xié)議的開(kāi)拓提供有力的保障。關(guān)鍵詞:多收發(fā)器；傳感器網(wǎng)絡(luò)；a協(xié)議一、弁言無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有通訊與盤(pán)算本領(lǐng)的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)體系。傳感器網(wǎng)絡(luò)除了具有adh網(wǎng)絡(luò)的挪動(dòng)性、斷接性、電源本領(lǐng)范圍等配合特性以外，還具有許多其他

2、光顯的特點(diǎn)，如通訊本擁有限、盤(pán)算本擁有限、感知數(shù)據(jù)流宏大并具有及時(shí)性等特點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通訊帶寬較低，也存在播送數(shù)據(jù)的辯論題目，固然可以接納握手、時(shí)間調(diào)理等協(xié)議來(lái)只管淘汰丟包和辯論，但這些軟件協(xié)議并不克不及從底子上辦理碰撞、無(wú)線辯論、帶寬較低的題目。多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)r-sns：ultipleradiirelesssensrnetrks接納了多個(gè)無(wú)線收發(fā)器，可以在很大程度上淘汰網(wǎng)絡(luò)的辯論、增長(zhǎng)通訊帶寬。多收發(fā)器的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)處，節(jié)點(diǎn)廉價(jià)、挪動(dòng)性和可擴(kuò)展性能好、安排便利，具有多個(gè)無(wú)線模塊、多頻道無(wú)線毗連的特點(diǎn)，多個(gè)無(wú)線模塊可以同時(shí)的事情，因此可以低落無(wú)

3、線辯論，擴(kuò)展通訊帶寬，進(jìn)步了傳感器網(wǎng)絡(luò)的及時(shí)性，低落了網(wǎng)絡(luò)耽誤。如今多收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)的研究一樣平常都用在esh網(wǎng)絡(luò)上1；brun,nti和gregri在2中提出了一種應(yīng)用多收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)的esh的技能。在多收發(fā)器無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，由于其無(wú)線模塊、無(wú)線信道的增多，必要一個(gè)有用的a協(xié)議來(lái)支持，使其多無(wú)線模塊、多無(wú)線頻道的成效得到公正利用。二、多收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)a協(xié)議的方案多無(wú)線收發(fā)器的傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具有多個(gè)無(wú)線收發(fā)器的節(jié)點(diǎn)組成。多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要可分為6個(gè)模塊，中心微處置懲罰器模塊，多個(gè)無(wú)線收發(fā)模塊，電源辦理模塊，傳感器模塊，存儲(chǔ)模塊。介質(zhì)拜候操縱(a)協(xié)議是一項(xiàng)布局底層底子網(wǎng)絡(luò)布局的緊張技能，在

4、傳感器網(wǎng)絡(luò)中，它的重要成效是為數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)立毗連以及在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間公正、高效地分派通訊資源。傳統(tǒng)a協(xié)議的方案目的是最大化吞吐量、最小化時(shí)延而且提供公正性。而傳感器網(wǎng)絡(luò)a協(xié)議方案還必要思量最小化能耗等題目，這就決定了它要適度地減小吞吐量和增長(zhǎng)時(shí)延。別的，傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些典范應(yīng)用(如戰(zhàn)場(chǎng)目的跟蹤)也對(duì)其a協(xié)議的方案提出了差異于傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求。多無(wú)線收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)就是為了打破吞吐量時(shí)延這個(gè)瓶頸方案的，它還必要有一個(gè)相宜的a協(xié)議來(lái)公正的分派無(wú)線資源?，F(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)上的a協(xié)議，都有只有一個(gè)收發(fā)器，固然有針對(duì)多個(gè)無(wú)線頻道的a協(xié)議，一樣平常又要求嚴(yán)酷的時(shí)間同步，在大量的麋集的傳感器網(wǎng)絡(luò)中做到全網(wǎng)的

5、時(shí)間同步是很困難的。在無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)中，針對(duì)多收發(fā)器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的a協(xié)議，由于網(wǎng)格網(wǎng)的特別特點(diǎn)，都有思量到節(jié)點(diǎn)的處置懲罰本領(lǐng)、通訊本領(lǐng)、節(jié)點(diǎn)的密度等相干因素，這些a協(xié)議都不得當(dāng)多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)底層事情如圖1所示。現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)通常每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)收發(fā)器，以是同一時(shí)候只能吸收到來(lái)自一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，縱然如今的節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)事情頻率，每個(gè)頻率也不克不及同時(shí)事情，而多收發(fā)器的傳感器網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)收發(fā)器那么可以同時(shí)的事情。本文以具有兩個(gè)收發(fā)器的節(jié)點(diǎn)為例，闡述多收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)的a協(xié)議的方案與實(shí)現(xiàn)。本文接納每個(gè)收發(fā)器都設(shè)置差異的事情頻道的要領(lǐng)，使兩個(gè)收發(fā)器可以或許同時(shí)事情。比方節(jié)點(diǎn)a

6、和節(jié)點(diǎn)b通訊時(shí)接納頻率f1，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)b通訊時(shí)接納頻率f2，f1!=f2，如許就能包管三個(gè)節(jié)點(diǎn)之間同時(shí)舉行通訊。節(jié)點(diǎn)之間通訊的數(shù)據(jù)包可分為播送信息和單播信息。在發(fā)送播送包時(shí)，本文接納一個(gè)收發(fā)器事情。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的播送差異于有線網(wǎng)絡(luò)，它的播送以傳輸范疇為半徑向外播送，每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)偕行的時(shí)間又可以分為三種環(huán)境，本文以節(jié)點(diǎn)b為例舉行說(shuō)明。第一種環(huán)境，如圖1a所示，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)a和同時(shí)向節(jié)點(diǎn)b發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)a接納f1發(fā)送，節(jié)點(diǎn)接納f2發(fā)送，節(jié)點(diǎn)b的兩個(gè)收發(fā)器都處于吸收狀態(tài)。假設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)收發(fā)器時(shí)，那么節(jié)點(diǎn)只能擔(dān)當(dāng)?shù)絹?lái)自一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，而這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)又利用雷同的頻率，連個(gè)數(shù)據(jù)包就產(chǎn)生了碰撞，從而導(dǎo)致了兩個(gè)

7、數(shù)據(jù)包的喪失。多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)很好的辦理了這個(gè)題目，圖中節(jié)點(diǎn)b就同時(shí)吸收到了來(lái)自節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，而且沒(méi)有產(chǎn)生碰撞。第二種環(huán)境，如圖1b所示。當(dāng)節(jié)點(diǎn)a向節(jié)點(diǎn)b發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)節(jié)點(diǎn)b向節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，接納的頻率同第一種環(huán)境。這種環(huán)境在單收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中是不存在的，而且由于單個(gè)收發(fā)器的發(fā)送和吸收之間轉(zhuǎn)換必要必然的時(shí)間，以是大概會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的增長(zhǎng)。接納多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就可以同時(shí)收發(fā)無(wú)線數(shù)據(jù)包，由于發(fā)送和吸收的時(shí)間雷同，以是就相稱于淘汰了一半的通訊時(shí)間。節(jié)點(diǎn)的多收發(fā)器之間不存在發(fā)送和吸收狀態(tài)之間的切換，因此可以進(jìn)一步進(jìn)步通訊的及時(shí)性。第三種環(huán)境，如圖1所示，節(jié)點(diǎn)b同時(shí)向節(jié)點(diǎn)a和節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，頻率同前。在單收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，必需連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，為了包管可靠通訊，還必要等候數(shù)據(jù)通訊樂(lè)成應(yīng)答后才氣夠發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，而在多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)那么可以以差異的收發(fā)器同時(shí)發(fā)送差異的數(shù)據(jù)包。綜上所述，多收發(fā)器無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以以全雙工通訊的形式事情，擴(kuò)展帶寬，淘汰無(wú)線辯論，增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量，利用多個(gè)收發(fā)器同時(shí)事情，淘汰網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。三、結(jié)論及將來(lái)的事情多收發(fā)器傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究方才起步，是傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)新的研究題目，其上