WSN路由協議在無線路由技術中的實際應用
也許很多人對WSN路由協議還不是特別的了解,沒有關系,下面就針對WSN路由協議給您作出詳細的講解。隨著通信、計算機、網絡、信息處理、傳感等技術的發展,我們已經能夠生產出精細、廉價而同時具有傳感、信息處理、通信等功能的智能微型傳感器。
靈巧的智能微型傳感器可以安置在地面、空中、水中、大樓里、交通工具上,甚至身體內,它們可以測量周邊環境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號等,從而探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多人們感興趣的物質現象,并通過無線鏈路構成靈活的網絡,這就是所說的無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)。由于WSN具有配置靈活(如可以從飛機上將傳感器節點灑落)、組網方便(具有自組織能力)、應用范圍廣(微型傳感器可以進入人接觸不到的區域)等優勢,在軍事、工業、環境、醫療、家庭等方面都顯示了廣闊的應用前景。
WSN的結構和特點
典型的WSN由基站(Base Station, BS)和許多無線傳感器組成(如圖1)。這些傳感器用來監視特定的區域,它們具有獨立收發、處理數據和路由的能力,彼此之間可以相互通信,也可以直接將信息發送給BS。BS是一個固定的或者移動的節點,它能夠將無線傳感器網絡連接到現有的網絡(如Internet)中,以供用戶讀取相關信息。與傳統的網絡相比,WSN有以下特點:
(1)節點數目大,成百上千萬,甚至更多。
(2)節點的能量、存儲空間及計算能力等資源非常有限。由于傳感器節點往往應用在無人值守的環境中,更換電池或者充電都是不現實的,因此盡可能地降低系統功耗將是影響通信WSN路由協議設計的一個關鍵因素。
(3)節點分布稠密。這就使得各節點收集的數據會有很大冗余。
(4)多跳通信。由于低功率射頻器件的信號傳播范圍有限,WSN應該能支持多跳通信,圖1示意了從節點A到BS的多跳傳輸過程。
(5)高度自適應的自治能力。由于應用的特殊性,WSN必須是能夠自我配置的,許多原因(如節點移動或能量耗盡等)都能導致WSN拓撲結構的變化,它需要很強的自適應能力和健壯性。
現有無線網絡的WSN路由協議,如WLAN和Bluetooth都不具有自組織能力,Ad hoc雖具有自組織能力,但所有這些系統的WSN路由協議在支持的節點數目和能量利用率等方面遠達不到WSN的要求,因此,需要研究新的、適合WSN的路由方式。
WSN路由協議
在過去的幾年里,已經有大量的研究專門為WSN設計了很多WSN路由協議。根據網絡結構的不同可以將這些路由協議分為平面路由(Flat Routing)協議和分級路由(Hierarchical Routing)協議。下面本文對這兩種類型中比較典型的路由協議的主要內容、特點及優缺點分別進行闡述。廣告機制還存在著一定的缺陷,它不能保證數據的發送,可能出現“數據盲點”。
通用的WSN路由協議,也是非常困難的。所以,將各種WSN路由協議按照應用分類,根據它們對WSN的不同要求,分別設計合適的WSN路由協議,未嘗不是一個好方法。總體來說,目前WSN路由技術的研究還僅僅處于起步階段,雖然發展迅速、成果顯著,但要能很好地支持人們所設想的WSN應用前景,還任重道遠。