无线传感器网络的实现方式分析

Flooding是一种传统的通信协议，某一个节点要发送信息，它以广播的形式向邻近节点发送，接收到信息的节点又以广播的形式向除了其父节点外的邻近节点发送，如此反复直至消息传送到目的地。这种不需要进行维护网络的拓扑结构而又简单易行的技术无疑成为无线传感器网络的一个重要实现方式。但这种协议存在implosion：某个节点可能出现接收到多个同一个消息的现象和overlap：相近的两个节点可能会探测到几乎相同数据的缺陷。GossipingGossiping改进了Flooding的缺陷。它的工作原理是使用随机性，随机地选取某个邻近节点，向它发送消息，如果子节点已经收到消息，则将消息返回。虽然Gossiping避免出现Flooding问题，但没有解决重叠问题，而且延长了传输时间。SPINSPIN是以数据为中心的自适应通信协议。该协议通过两个方面的革新来解决Flooding中的implosion和overlap问题，即：协商和资源适应。为解决上述问题，节点在传输数据前与其他节点进行协商，协商可以保证传输的是有用的信息。SPIN节点用三种类型的消息进行通信。ADV―宣布新数据。SPIN节点有数据要共享时，通过发送一个ADV消息进行宣布。REQ―请求数据。SPIN节点希望接收数据时，就发送一个REQ消息。DATA―数据消息。数据消息包含实际的传感器数据。与DATA消息相比ADV和REQ消息要小且廉价得多。SPIN协议分为4种。SPIN－PP和SPIN－BC是解决像没有数据丢失、有足够的能源的理想环境下解决数据传输的基本问题。其中SPIN－PP是采用点到点的方式解决网络问题的，而SPIN－BC采用广播的方式解决网络问题。SPIN－EC和SPIN－RL是前两个的修订版，SPIN－EC在能源降低时减少消息交换的数量，SPIN－RL解决丢失问题。directeddiffusion传感器节点用多个属性对其数据进行描述，其他的节点采用这些属性表达他们的兴趣，产生指引数据广播的梯度，数据根据这个梯度传播到每个节点。

directeddiffusion也是一种以数据为中心的路由协议。汇节点或基站向所有传感器节点发送其嗜好（即通过分配不同居性值来表示不同任务的描述符），每个传感器节点在收到嗜好后保存在各自的CACHE中。当一个嗜好传遍整个网络后，从源节点（即嗜好所在区域的传感器节点）到汇节点或基站之间的梯度就建立起来了。一旦源节点采集到嗜好所需的数据。其中，源节点采集的数据首先在本地采用数据融合技术进行整合，然后在网上传输。LEACH协议分为两个阶段操作，即类准备阶段和就绪阶段。为了使能耗最小化，就绪阶段持续的时间比类准备阶段长。类准备阶段和就绪阶段所持续的时间总和称为一个回合或一轮。在类准备阶段，LEACH协议随机选择一个传感器节点作为类头节点，随机性确保类头与基站之间数据传输的高能耗成本均匀地分摊到所有传感器节点上。无线传感器网络的发展与微机电元件（MEMS）和低功耗微电子器件的快速发展有很密切的联系。无线传感器集成了低成本的微型嵌入式计算机，传感器元件，无线通信模块和电池。它可以把特定的环境信息，通过无线通信的方式，传送到一个或多个信息处理中心。通常很多个无线传感器组成一个分布式的网络来采集大面积的环境信息。典型的应用例子包括大型建筑的结构监测，地震监测，灾后救援，环境污染监测，动物跟踪监视等。由于无线传感器上的计算资源有限，而且它是通过电池来提供能源的，传统的无线网络技术，象802.11b，就不适合于无线传感器网络。当前在这一领域的研究有很大一部分集中在如何延长网络的寿命，如何提高网络的服务质量（QOS），比如小的传输时延，如何增强网络的容错性和安全性等等。另外，网络时间同步，传感器定位技术等也是比较热门的研究方向。由于网络通信1的分层特性，主要的研究聚焦在物理层，MAC层和网络层的设计上。

未来研究方向传感器网络作为一个全新的研究领域除了具有AdHoc网络的移动性，断接性，电源能力局限等共同特征以外，还具有很多其他鲜明的特点，这些特点使得在通信能力、电源能量、计算能力、网络动态性、网络维护等方面向科技工作者提出了大量的研究课题。