無線傳感器網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)

1、第一章 概述1、無線網(wǎng)絡(luò)有基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)2、Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)：無中心，自組織，對等，多跳路由，動態(tài)拓?fù)洹?、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報(bào)告給用戶。4、傳感器節(jié)點(diǎn)（sensor node）功能：采集、處理、控制和通信等。匯聚節(jié)點(diǎn)（sink node）功能：連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測任務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。5、傳感器節(jié)點(diǎn)組成：傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能

2、量供應(yīng)模塊。6、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧： 7、傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)管理平臺，應(yīng)用支撐平臺（時(shí)間同步、定位、數(shù)據(jù)融合）。8、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：（1）硬件資源有限（2）電源容量有限（3）無中心（4）自組織（5）多跳路由（6）動態(tài)拓?fù)洌?）節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集（8）應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)（9）以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)9、傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)：1）無線通信技術(shù)2）低功耗設(shè)計(jì)問題3）嵌入式（操作）系統(tǒng)設(shè)計(jì)4）多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)路由5）傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的理論和技術(shù)6）如何保護(hù)機(jī)密數(shù)據(jù)和防御網(wǎng)絡(luò)攻擊第二章 WSN設(shè)計(jì)影響因素1、影響傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)的因素A. 硬件限制B.容錯(cuò)（可靠性）C. 可擴(kuò)展性D. 生產(chǎn)

3、成本E. 傳感網(wǎng)拓?fù)銯. 操作環(huán)境（應(yīng)用）G. 傳輸媒介H. 能量消耗（生命周期）2、傳感器節(jié)點(diǎn)硬件：（1）傳感單元【無線傳感器節(jié)點(diǎn)的重要組成部件，包含許多感應(yīng)單元。感應(yīng)單元具有從外界收集信息的能力。每一感應(yīng)單元負(fù)責(zé)收集某種類型的信息?！浚?）處理單元【無線傳感器節(jié)點(diǎn)的控制器】（3）收發(fā)單元【實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)間的通信】（4）能量單元（5）定位系統(tǒng)【提供傳感器節(jié)點(diǎn)的物理位置。由一個(gè)GPS模塊+軟件模塊組成】（6）移動裝置3、容錯(cuò)：1）節(jié)點(diǎn)k的容錯(cuò)（可靠性）R 可被計(jì)算為：即，當(dāng)節(jié)點(diǎn)k的失敗率為k ，在時(shí)間間隔（0，t）內(nèi)，由泊松分布而得的節(jié)點(diǎn)未失敗概率。2）廣播范圍內(nèi)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的容錯(cuò)可計(jì)算為

4、：4、可擴(kuò)展性：1）節(jié)點(diǎn)密度： 2）節(jié)點(diǎn)度：傳感器節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑內(nèi)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)均值：R是傳輸半徑基本上：(R) - 區(qū)域A中傳輸半徑為R的傳感器節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)。5、傳感器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：拓?fù)渚S護(hù)與改變:1） 預(yù)部署與部署階段 2）部署后階段3） 額外節(jié)點(diǎn)的重新部署階段6、傳輸介質(zhì)：無線電、紅外、光學(xué)、聲音、磁媒介7、功耗：傳感網(wǎng)的功耗來自三方面：1）感知【應(yīng)用、 感知的性質(zhì): 偶發(fā)的或持續(xù)的、 檢測復(fù)雜性、 周圍的噪聲級別】 2）數(shù)據(jù)處理 (計(jì)算) 【比通信所耗能量少，多跳網(wǎng)絡(luò)中，局部數(shù)據(jù)處理對于最小化能耗是至關(guān)重要的】3）通信【傳感器節(jié)點(diǎn)將大量能量消耗在數(shù)據(jù)通信上（包括發(fā)送與接收）】第三章 MAC

5、協(xié)議（基于競爭、調(diào)度、混合的MAC協(xié)議）1、基于競爭的隨機(jī)訪問MAC協(xié)議(簡稱競爭協(xié)議)采用按需使用信道的方式.1）其基本思想是：當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過競爭的方式使用無線信道。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了沖突，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。2）在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，睡眠喚醒調(diào)度、握手機(jī)制設(shè)計(jì)和減少睡眠延時(shí)是競爭協(xié)議重點(diǎn)考慮的三大問題。2、IEEE 802.11 MAC具有兩種訪問控制方式: 分布式協(xié)調(diào)（DCF）和中心點(diǎn)協(xié)調(diào)（PCF）。 DCF方式：是IEEE 802.11協(xié)議的基本訪問控制方式，用于支持競爭型業(yè)務(wù)。采用CSMA/CA機(jī)制和隨機(jī)退避時(shí)間機(jī)制，實(shí)現(xiàn)無線信道的共享。包

6、括兩種訪問模式： CSMACA（缺?。┖蛶TSCTS的CSMACA（可選）。另外，由于無線信道相對較高的比特錯(cuò)誤率，使用鏈路層確認(rèn)/重傳（ARQ）機(jī)制保證數(shù)據(jù)正確接收。 PCF方式：是可選的介質(zhì)訪問方式，在DCF基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無競爭的訪問，支持無競爭型業(yè)務(wù)。PCF建立在DCF基礎(chǔ)上，由AP的中心控制器點(diǎn)協(xié)調(diào)器PC（Point Coordinator）提供輪詢來解決無競爭幀傳輸問題。3、IEEE 802.11 MAC需要解決的問題：信道監(jiān)聽、碰撞、隱藏終端：三種機(jī)制：CSMA/CA、RTS/CTS信道預(yù)、虛擬載波監(jiān)聽（NAV）4、802.11 MAC CSMA/CA描述：（1）發(fā)送方Step1：監(jiān)

7、測信道狀態(tài)。如果信道空閑，且經(jīng)過一個(gè)分布式幀間間隔時(shí)間DIFS后，信道仍然空閑，則站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀。Step2（盡力避免CA過程）如果信道忙，則站點(diǎn)一直監(jiān)聽信道，直到信道空閑且空閑時(shí)間超過DIFS后，使用二進(jìn)制退避算法計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間，進(jìn)入退避狀態(tài)。進(jìn)入退避狀態(tài)后啟動一個(gè)退避計(jì)時(shí)器（計(jì)算出的隨機(jī)退避時(shí)間作為該計(jì)時(shí)器的時(shí)間值），若此時(shí)信道空閑則繼續(xù)計(jì)時(shí)，信道忙則終止計(jì)時(shí)，直到檢測到信道空閑且空閑時(shí)間大于DIFS后再恢復(fù)計(jì)時(shí)。Step3：當(dāng)退避計(jì)時(shí)器時(shí)間到時(shí)，該站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀并等待確認(rèn)幀（ACK）。Step4：如果在規(guī)定的時(shí)間收到確認(rèn)幀，則認(rèn)為數(shù)據(jù)已被目的站正確接收，該次數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，轉(zhuǎn)step6。

8、如果該站點(diǎn)要發(fā)送另一幀，則轉(zhuǎn)step2。Step5：如果未收到確認(rèn)幀，則認(rèn)為接收錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)step2，重新進(jìn)入退避狀態(tài)等待重傳數(shù)據(jù)。如果重傳超過一定次數(shù)則丟棄該幀，發(fā)送失敗。Step6結(jié)束。（2）接收方如果接收到的數(shù)據(jù)目的地是本站并且接收CRC校驗(yàn)正確，就返回發(fā)送方一個(gè)確認(rèn)幀（ACK），否則丟棄這一幀。5、隱蔽終端問題：隱終終端不能偵聽到發(fā)送端但能干擾接收端暴露終端問題：暴露終端能夠偵聽到發(fā)送端但不會干擾接收端。6、RTS/CTS機(jī)制，解決隱藏終端問題，但解決不了暴露終端問題。7、S-MAC（滿足節(jié)能需求）協(xié)議基本思想：1）在偵聽狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)利用CSMA/CA機(jī)制競爭信道和避免沖突，進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收

9、或發(fā)送； 在睡眠狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)關(guān)閉收發(fā)器進(jìn)入睡眠。2） 為使節(jié)點(diǎn)能夠在偵聽狀態(tài)下相互通信，減小網(wǎng)絡(luò)延遲，SMAC協(xié)議使相鄰節(jié)點(diǎn)之間盡量保持偵聽/睡眠調(diào)度周期的同步。8、S-MAC協(xié)議的主要處理機(jī)制：1）對于空閑監(jiān)聽，采用周期性休眠和監(jiān)聽方法減少空閑監(jiān)聽帶來的能量損耗。2）對于沖突，采用與802.11類似的CSMA/CA和RTS/CTS握手機(jī)制來盡量避免，這種辦法還解決了隱藏終端問題。3）對于串音，采用虛擬載波監(jiān)聽機(jī)制。4）對于控制分組費(fèi)用，采用長消息分割傳遞機(jī)制，以減少控制數(shù)據(jù)帶來的能量損耗，提高長消息的傳輸效率。9、S-MAC協(xié)議1）優(yōu)點(diǎn)：（1）周期性監(jiān)聽/休眠機(jī)制減少了空閑監(jiān)聽帶來的能量消耗；

10、（2）長消息傳送處理機(jī)制降低了競爭延遲和控制包開銷。2)缺點(diǎn)：降低了節(jié)點(diǎn)公平性，增加了傳輸延遲。10、1）TDMA的工作機(jī)制簡單地說，TDMA就是讓無線節(jié)點(diǎn)依照時(shí)間順序訪問信道。（1）時(shí)間軸被分割成多個(gè)等長的區(qū)段，稱為時(shí)槽(slot)，多個(gè)連續(xù)時(shí)槽可組合成時(shí)間幀，簡稱為幀(Frame)。（2）時(shí)間幀中的時(shí)槽根據(jù)TDMA調(diào)度算法進(jìn)行分配，參與TDMA的節(jié)點(diǎn)被分配到一個(gè)或多個(gè)時(shí)槽，節(jié)點(diǎn)只能在分配的時(shí)槽訪問信道，保證數(shù)據(jù)傳輸沒有沖突。（3）根據(jù)TDMA的特性，節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)時(shí)槽分配方案得知在某些時(shí)槽下自己不會發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，可在不影響效能的情況下進(jìn)入休眠狀態(tài)減少能耗。通常情況下，在數(shù)據(jù)流量較大且比較穩(wěn)

11、定的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，TDMA協(xié)議優(yōu)于競爭協(xié)議。2）TDMA 機(jī)制的一些特點(diǎn)非常適合傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)省能量的需求：（1）TDMA 機(jī)制沒有競爭機(jī)制的碰撞重傳問題；（2）數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不需要過多的控制信息；（3）節(jié)點(diǎn)在空閑時(shí)時(shí)槽能夠及時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài)。3）TDMA 機(jī)制的缺點(diǎn)：（1）TDMA 機(jī)制需要節(jié)點(diǎn)之間比較嚴(yán)格的時(shí)間同步。（2）TDMA機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性方面存在不足：很難調(diào)整時(shí)間幀的長度和時(shí)槽的分配；對于傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)移動、節(jié)點(diǎn)失效等拓?fù)浣Y(jié)果適應(yīng)性較差；對于節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)量的變化也不敏感。11、Z-MAC協(xié)議（1）Z-MAC是一種CSMATDMA混合MAC協(xié)議。（2）在低流量（輕負(fù)載）條件下使用

12、CSMA信道訪問方式，提高信道利用率并降低延時(shí)；在高流量（重負(fù)載）條件下使用TDMA信道方式，減少沖突和串?dāng)_。12、三類協(xié)議比較：1) 基于競爭類的MAC協(xié)議通常具有良好的可擴(kuò)展性和能量有效性，在低業(yè)務(wù)的WSN應(yīng)用中具有較好的吞吐量性能，但無法避免碰撞問題，從而帶來了延時(shí)。2) 基于調(diào)度的TDMA類MAC協(xié)議沒有競爭機(jī)制的碰撞重傳問題，節(jié)點(diǎn)在空閑時(shí)隙能及時(shí)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省了能量消耗。但TDMA類的MAC協(xié)議需要節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步。由于節(jié)點(diǎn)的接入時(shí)隙是固定的，在低業(yè)務(wù)情況下，空閑時(shí)隙增多，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量下降，而且網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化的適應(yīng)性差。為了彌補(bǔ)這些不足，需要增加控制開銷，

13、這又降低了能效。3) 混合類的MAC協(xié)議通過增加控制開銷，進(jìn)一步改進(jìn)了能量有效性和其它性能，同時(shí)也具有較好的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性，但仍然存在能量有效性和其它性能指標(biāo)的矛盾性，協(xié)議的執(zhí)行過程也更為復(fù)雜。第四章 路由協(xié)議1、平面路由協(xié)議：洪泛協(xié)議：是一種傳統(tǒng)的路由協(xié)議，它不要求維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和計(jì)算路由。收到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)以廣播形式向所有的鄰居節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)或者達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大跳數(shù)為止。1）協(xié)議機(jī)制：源節(jié)點(diǎn)S希望發(fā)送數(shù)據(jù)給目的節(jié)點(diǎn)D。S發(fā)起數(shù)據(jù)廣播，然后任意一個(gè)收到廣播的節(jié)點(diǎn)都無條件將該數(shù)據(jù)副本廣播出去，每一節(jié)點(diǎn)都重復(fù)這樣的過程直到數(shù)據(jù)遍歷全網(wǎng)或者達(dá)到規(guī)定的最大跳數(shù)。2）優(yōu)點(diǎn)：洪泛法

14、具有實(shí)現(xiàn)簡單、路徑容錯(cuò)性好、時(shí)延短等優(yōu)點(diǎn)，3）缺點(diǎn)： 存在消息內(nèi)爆、重疊和盲目使用資源的問題，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能量消耗巨大、資源浪費(fèi)嚴(yán)重。一般用于軍事或與其它算法進(jìn)行性能上的比較?！鞠?nèi)爆：節(jié)點(diǎn)幾乎同時(shí)從鄰居節(jié)點(diǎn)收到多份相同數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。浪費(fèi)能量重疊：節(jié)點(diǎn)先后收到監(jiān)控同一區(qū)域的多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幾乎相同的數(shù)據(jù)。浪費(fèi)能量盲目使用資源：即不考慮各節(jié)點(diǎn)能量可用狀況，在任何情況下都轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)?！?、SPIN協(xié)議：工作機(jī)制：當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，先廣播ADV消息（使用元數(shù)據(jù)），鄰近節(jié)點(diǎn)收到ADV消息后，如果愿意接收該數(shù)據(jù)，就向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)出REQ請求消息，最后發(fā)送節(jié)點(diǎn)向請求的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送DATA數(shù)據(jù)包?！緟f(xié)議提

15、供了3種類型的消息：ADV、REQ和DATA。ADV：包含元數(shù)據(jù)的ADV消息用于通知鄰節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，當(dāng)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)可以發(fā)送時(shí)，可以用ADV數(shù)據(jù)包通知其鄰居節(jié)點(diǎn)。REQ： REQ消息用于鄰節(jié)點(diǎn)請求數(shù)據(jù)，當(dāng)某一個(gè)收到ADV的節(jié)點(diǎn)希望接收DATA數(shù)據(jù)包時(shí)，發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包。DATA：為原始感知數(shù)據(jù)包，里面裝載了原始感知數(shù)據(jù)。】1）SPIN協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)：簡單，不需要進(jìn)行路由維護(hù)；通過數(shù)據(jù)協(xié)商機(jī)制保證了只向需要的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率。小ADV消息解決了內(nèi)爆問題；通過數(shù)據(jù)命名減輕了重疊問題；節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身資源和應(yīng)用信息決定是否進(jìn)行ADV通告，避免了資源利用盲目問題。2）SPIN協(xié)議的缺點(diǎn)：AD

16、V消息采用廣播方式傳輸，開銷比較大；每次發(fā)送數(shù)據(jù)包之前都要進(jìn)行協(xié)商，數(shù)據(jù)傳輸延遲較大。當(dāng)產(chǎn)生或收到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的所有鄰節(jié)點(diǎn)都不需要該數(shù)據(jù)時(shí)，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，以致較遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)無法得到數(shù)據(jù)。3、層次路由協(xié)議：LEACH協(xié)議：1）基本思想：將所有節(jié)點(diǎn)分成若干個(gè)簇，每個(gè)簇選取一個(gè)簇頭，其余的節(jié)點(diǎn)為簇內(nèi)成員。簇內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)給簇頭，簇頭需要把數(shù)據(jù)進(jìn)行融合后再發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。通過等概率地隨機(jī)循環(huán)選擇簇頭，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能量耗費(fèi)、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。2）工作步驟：LEACH中的操作是按“輪”(round)進(jìn)行的。每一輪包含簇的建立階段和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸階段

17、。（1）簇建立階段：1）簇首選舉：在每一輪的開始，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)0，1之間的隨機(jī)數(shù)，然后與系統(tǒng)閾值T(n)相比，決定自己能否成為簇首。若當(dāng)前輪中這個(gè)值小于設(shè)定的閾值T(n)，則該節(jié)點(diǎn)稱為簇首。2）簇的形成： 一旦簇首節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)選舉出后，簇首節(jié)點(diǎn)需要告知其它節(jié)點(diǎn)自己已當(dāng)選為簇首的消息。普通節(jié)點(diǎn)接收到簇首廣播ADV消息后，選擇信號最強(qiáng)的簇首作為此輪要加入的簇。普通節(jié)點(diǎn)確定了所要加入的簇后，需要向簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)請求加入消息。簇首節(jié)點(diǎn)收到節(jié)點(diǎn)的請求加入消息后，會為其建立一個(gè)TDMA時(shí)隙表。最后根據(jù)成員節(jié)點(diǎn)的數(shù)目產(chǎn)生一個(gè)TDMA時(shí)隙調(diào)度表，以廣播的方式發(fā)送出去，告訴成員在什么時(shí)刻可以發(fā)送數(shù)據(jù)。【選擇

18、簇首的原則（問題）可描述為：網(wǎng)絡(luò)中有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過若干輪后，讓所有節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會當(dāng)選且僅當(dāng)選一次簇首?！浚?）穩(wěn)定階段（數(shù)據(jù)傳輸）：一旦簇形成，TDMA調(diào)度表確定，數(shù)據(jù)傳輸就開始了。簇頭節(jié)點(diǎn)在收到成員節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和壓縮，將融合處理后的數(shù)據(jù)傳輸給Sink節(jié)點(diǎn)。在經(jīng)歷一段時(shí)間后，新的一輪重新開始，上述過程又開始循環(huán)進(jìn)行。4、機(jī)會路由：傳統(tǒng)路由基本思想：在端到端的數(shù)據(jù)傳輸過程中，首先建立一條端到端的節(jié)點(diǎn)序列，然后在每次分組轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，首先確定一個(gè)下一跳節(jié)點(diǎn)，再執(zhí)行鏈路層轉(zhuǎn)發(fā)。如果傳輸過程中發(fā)生分組丟失或差錯(cuò)，則啟動鏈路層重傳?！緝蓚€(gè)例子】 鏈路上的值代表分組成功投遞率。 傳統(tǒng)路由選擇

19、4個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的一個(gè)作為下一跳節(jié)點(diǎn)，其投遞成功率只有30%，發(fā)送次數(shù)為： 1/ 0.3 + 1 = 4.3tx 機(jī)會路由建立一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集(forwarder candidate set)，把4個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)作為備選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，只要其中一個(gè)收到源節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)包就可以繼續(xù)向目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā). 轉(zhuǎn)發(fā)成功率可以提高到(1-(1-O.3)4)×100=76，轉(zhuǎn)發(fā)率從30上升到了76，從而顯著提高了端到端的吞吐量。 發(fā)送次數(shù)： 1/ (1-(1-0.3) 4) + 1 = 2.3tx第2個(gè)例子：減少端到端轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)、降低延遲、提高吞吐量 傳統(tǒng)路由協(xié)議事先確定源到目的節(jié)點(diǎn)的路徑，例如Src-B-D-Ds

20、t。 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)向下一跳節(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，B收到了數(shù)據(jù)包，但同時(shí)C也收到了同樣的數(shù)據(jù)包。機(jī)會路由策略允許C向下游轉(zhuǎn)發(fā)，而不是由B來承擔(dān)此任務(wù)，這樣就可能形成Src-C-Dst路徑，相比而言，減少了跳數(shù) 另一種情況是，源在給B發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，B沒有收到，但A收到了，傳統(tǒng)路由協(xié)議中，源節(jié)點(diǎn)必須重發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包（事實(shí)上，這是一種浪費(fèi)），而最好的方式是允許A來發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)包，這就是機(jī)會路由的概念。這種策略會使得數(shù)據(jù)更快地向目的端方向傳輸，從而減少了延遲，增加了端到端的數(shù)據(jù)吞吐量，同時(shí)也提供了可靠傳輸。5、ExOR 路由協(xié)議：Ex0R是最早的機(jī)會路由方案，這是一個(gè)以端到端的最短路徑的ETX期望傳輸次數(shù)值為基準(zhǔn)的

21、機(jī)會路由算法。ExOR的基本思想和算法步驟是：（1）建立備選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集CNS。源節(jié)點(diǎn)欲向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，它首先選擇到目的節(jié)點(diǎn)的最短ETX路徑小于自身的節(jié)點(diǎn)作為備選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)組成備選轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集(CNS)，并依據(jù)其到目的節(jié)點(diǎn)的ETX度量設(shè)置優(yōu)先級，距離目的節(jié)點(diǎn)越近，優(yōu)先級越高。（2）CNS中的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。收到數(shù)據(jù)包的鄰居節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其是否為CNS節(jié)點(diǎn)及其優(yōu)先級順序，并按照一定的協(xié)調(diào)規(guī)則或丟棄該包，或轉(zhuǎn)發(fā)該包。也就是，收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)就誰是“最優(yōu)”轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)要達(dá)成共識。 重復(fù)以上兩步，直至數(shù)據(jù)包發(fā)送至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。6、ETX的計(jì)算方法為一條完整路徑上的所有節(jié)點(diǎn)間鏈路包送達(dá)率倒數(shù)和的最小值。所

22、有ETX比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)小且可直接通信的節(jié)點(diǎn)都被視為備選節(jié)點(diǎn)，將其加入CNS。第五章 支撐技術(shù)-定位技術(shù)1、定義：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位問題一般指對于一組未知位置坐標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，依靠有限的位置已知的錨節(jié)點(diǎn)，通過測量未知節(jié)點(diǎn)至其余節(jié)點(diǎn)的距離或跳數(shù)，或者通過估計(jì)節(jié)點(diǎn)可能處于的區(qū)域范圍，結(jié)合節(jié)點(diǎn)間交換的信息和錨節(jié)點(diǎn)的已知位置，來確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置。2、基本術(shù)語：n 跳數(shù)(Hop Count)：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之前間隔的跳段總數(shù)，稱為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)；n 錨節(jié)點(diǎn)（Anchor nodes）：通過自主定位或人工配置的方法已知位置的節(jié)點(diǎn)；n 未知節(jié)點(diǎn)（Unknown nodes）：不能自主定位，需要依靠一定的定位算法和

23、錨節(jié)點(diǎn)的位置信息來定位的節(jié)點(diǎn)。n 鄰居節(jié)點(diǎn)(Neighbor Nodes)：傳感器節(jié)點(diǎn)通信半徑內(nèi)的所有其他節(jié)點(diǎn)，稱為該節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)；n 到達(dá)時(shí)間(TOA)：信號從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要的時(shí)間，稱為信號到達(dá)時(shí)間；n 到達(dá)時(shí)間差(TDOA)：兩種不同傳播速度的信號從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要的時(shí)間之差，成為信號的到達(dá)時(shí)間差；n 視線關(guān)系(LOS)：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間沒有任何障礙物間隔，能夠直接通信，稱為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間存在視線關(guān)系；n 非視線關(guān)系(NLOS)：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在障礙物；n 接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)：節(jié)點(diǎn)接牧到無線信號的強(qiáng)度大小，稱為接收信號強(qiáng)度的指示。3、DV-Hop定位算法由下面三個(gè)階段組成：（1）距離矢量交換階段（每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算到各錨節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)）。利用典型的距離矢量交換協(xié)議，錨節(jié)點(diǎn)向所有的鄰居節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)包含其位置信息的數(shù)據(jù)包，接收到該數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)將跳數(shù)加l后繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，這樣使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)獲得到距離參考節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)。（2）校準(zhǔn)值（平均每跳距離）計(jì)算