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無線傳感器在網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)淇刂平榻B
 
更新時(shí)間:2015.02.26 瀏覽次數(shù):
 

  在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,傳感器節(jié)點(diǎn)在最大通信半徑下的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系稱之為“物理拓?fù)洹薄T趥鞲衅鞴?jié)點(diǎn)傲灑后,網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)渚褪枪潭ǖ�。在滿足網(wǎng)絡(luò)搜蓋率和連通性的前提下,通過信息交互、功率控制等手段,剔除物理拓?fù)渲泄?jié)點(diǎn)間不必要的物理通信鏈路,建立邏輯鏈路后形成的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系,我們稱之為“邏輯拓?fù)洹�。由物理拓�(fù)渖蛇壿嬐負(fù)涞倪^程,稱為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的“拓?fù)淇刂啤薄?/P>

  無線傳感器節(jié)點(diǎn)是體積微小的嵌人式設(shè)備,采用能量有限的電池供電,其處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱。除T設(shè)計(jì)能業(yè)高效的鏈路層協(xié)議、路由協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議外,還要設(shè)計(jì)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)雖眾多、成本要求低魔、分布區(qū)域廣,而且部署區(qū)城環(huán)境復(fù)雜,有些區(qū)域甚至人員不能到達(dá),所以為傳感器節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充能源是很困難的。如何高效使用能盆來級大化網(wǎng)絡(luò)生存周期是傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的首要挑戰(zhàn)。

  傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇壳爸饕难芯繂栴}是在滿足網(wǎng)絡(luò)彼蓋度和連通度的前提下,通過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇,別除節(jié)點(diǎn)之間不必要的無線通信鏈路,生成一個(gè)高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼彉?gòu),而對于光電開關(guān)傳感器所應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中是很難獨(dú)立實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)功能的。

  對于自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言,拓?fù)淇刂茖W(wǎng)絡(luò)性能形響非常大。良好的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠提高路由協(xié)議和MAC協(xié)議的效率,為數(shù)據(jù)觸合、時(shí)間同步和目標(biāo)定位等很多方面芡定4礎(chǔ),有利于節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能最來延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。所以,拓?fù)淇刂剖莻鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基本問題。同時(shí)也是研究的核心問題之一因而對它的研究具有十分重耍的意義,主耍表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

  (1)網(wǎng)絡(luò)壽命,傳感器節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電,能耗是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中搖要考慮的最主要的因索之一而拓?fù)淇刂频囊粋(gè)重要月標(biāo)就是保證網(wǎng)絡(luò)連通性和硯蓋率的條件下,盡量降低網(wǎng)絡(luò)能耗,延長網(wǎng)絡(luò)生存周期;

  (2)減少節(jié)點(diǎn)通信負(fù)載,提高通信效率,傳感器節(jié)點(diǎn)分布密度一般較大,拓?fù)淇胤夹g(shù)中的功率控制技術(shù)可以選擇節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率合理調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的通信范田,使得節(jié)點(diǎn)在連通性和網(wǎng)絡(luò)通信范圖之間取得一個(gè)平衡點(diǎn);

  (3)輔助路山協(xié)議,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,只有活動(dòng)的節(jié)點(diǎn)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),而拓?fù)淇刂贫R源_定山哪些節(jié)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),同時(shí)確定節(jié)點(diǎn)之間的鄰居關(guān)系;

  (4)數(shù)據(jù)觸合策略選擇,無線傳感網(wǎng)絡(luò)中,為了減少通信負(fù)載通常選擇一些節(jié)點(diǎn)對周圍節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),而拓?fù)淇刂浦芯腿绾魏侠砀咝У剡x擇觸合節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究;

  (5)節(jié)點(diǎn)冗余。由于傳感器節(jié)點(diǎn)本身所固有的脆弱性不能保證節(jié)點(diǎn)一直持續(xù)正常工作,所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要采用冗余技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)淇刂埔员WC網(wǎng)絡(luò)的祖蓋率和連通度。

  拓?fù)淇刂蒲芯康拈g腸是在保證一定的網(wǎng)絡(luò)連通質(zhì)敬和班蓋質(zhì)坡的前提下,一般以延長網(wǎng)絡(luò)的生命期為主要目標(biāo),通過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇,剔除節(jié)點(diǎn)之間不必要的通信鏈路,兼顧通信干擾、網(wǎng)絡(luò)延遲、負(fù)載均衡、簡單性、可靠性、可擴(kuò)展性等其他性能,形成一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。傳感器網(wǎng)絡(luò)用來感知客觀物理世界,獲取物理世界的信息�?陀^世界的物理最多種多樣,不可窮盡,不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)心不同的物理從,不同的應(yīng)用背景對傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不同,其硬件平臺、軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必然會(huì)有很大差別。不同的應(yīng)用對底層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂圃O(shè)計(jì)目標(biāo)的要求也不盡相同。下面介紹拓?fù)淇刂浦幸话阋紤]的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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