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无线传感器网络的链路技术研究(4)
无线传感器网络是一个多跳的网络。
b) 研究的重点的区别
无线局域网是单跳网络,分组的处理不通过网络层,研究重点在物理层和数据链路层上,即信道接入控制。而无线传感器网络每个终端兼备主机和路由器两种功能,它需要运行用户应用程序,相应的路由协议,进行分组转发及路由文护工作,主要研究以路由协议为核心的网络层设计。
3.3 无线传感器网络路由协议所面临的问题
3.3.1 传统路由协议不能适应无线传感器网络的需要
传统网络的路由协议往往针对固定网络设计,需要周期性地交换信息来文护网络正确的路由表和网络拓扑结构图。不适合带宽有限、拓扑变化频繁无线传感器网络。
具体体现在一下几个方面:
a) 动态变化的网络拓扑结构
无线传感器网络中节点加入、离开网络以及链路权值系数的变化很快。而传统网络的拓扑结构比较稳定,结构的变化通常由链路状态的变化(如链路拥塞,或是设备故障等)所引起。
b) 周期性的广播拓扑信息的局限性
传统网络往往发布周期性的广播拓扑信息,对于无线传感器网络来说,这需要占用大量的无线信道资源,耗费电池能源,严重降低系统性能。
而且,在拓扑变化频繁的Ad Hoc网络环境中,可能当路由算法还未收敛时,网络的拓扑结构又发生变化。
c) 传输信道不同
传统的网络路由协议大多数情况下认为节点间的链路是对称双向的。而在无线传感器网络中,由于无线收/发设备不同或周围环境对无线信道的影响,可能会造成单向的无线传输信道。
所以,不能如果直接将传统路由协议应用于无线传感器网络。
3.3.2 无线传感器网络路由协议的要求
由于节点的移动,以及无线信道的衰耗、干扰等原因,无线传感器网络拓扑结构变化频繁,并且存在单向信道、无线传输信道较窄等问题,其路由问题比固定网络要复杂。
其具体要求如下:
a) 采用分布式操作。
b) 能够尽量支持单向链路。
c) 避免路由环路现象。
d) 尽量简单。
e) 能够支持节点的“休眠”操作以节省电源。
f) 能够提供安全性保护等。
3.4 现有无线传感器网络路由协议介绍
根据发现路由的驱动模式划分表驱动路由协议和按需路由协议。
表驱动路由协议, 又称为主动式(或先验式)路由协议。它要求文护网络中从各个节点到所有其余节点的最新路由信息,所有路由信息保持一致。每个节点都文护一张或几张到网络中其他节点的路由信息表。当网络拓扑结构发生变化时,节点通过交互信息来实时地文护网络路由信息表。
按需路由协议,又称为反应式路由协议,是一种被动式的路由协议,与主动式路由协议相比,节点平时并不实时地文护网络路由。只有在节点有数据要发送时,才激活路由发现机制寻找到达目的地的路由。
图3.2 路由协议分类
3.4.1 评价无线传感器网络路由协议的标准
a) 丢包率:网络中数据传输是以发送和接收数据包的形式进行的,理想状态下发送了多少数据分组就能接收多少数据分组,但是由于信号衰减、网络质 量等诸多因素影响下,可能产生数据分组丢失。在单位时间内未收到的数据分组 与发送的数据分组的比率就是丢包率,当然这个数字越小越好。丢包率的计算公 式如下:
b) 端到端平均时延:指单位数据包从源节点到目的节点所用的时间,时延越小,说明响应越快,网络质量越令人满意。该统计量反应了网络的拥塞状况, 计算公式如下:
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