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无线传感网络的路由算法

发布时间:2022-02-04 15:08:33

① 无线传感器网络的路由协议具体有哪些特点

自组织、低功耗、单向数据、大规模

② 无线传感器网络中采用aodv路由算法有何优缺点

Nokia研究中心开发,自组网路由协议的RFc标准,它是DSR和DSDV的综合,借用了DSR中路由发现和路由维护的基础程序,及DSDV的逐跳(Hop-by-HoP)路由、目的节点序列号和路由维护阶段的周期更新机制,以DSDV为基础,结合DSR中的按需路由思想并加以改进。
它应用于无线自组织网络中进行路由选择的路由协议, 它能够实现单播和多播路由。该协议是自组织网络中按需生成路由方式的典型协议。用于特定网络中的可移动节点。它能在动态变化的点对点网络中确定一条到目的地的路由,并且具有接入速度快,计算量小,内存占用低,网络负荷轻等特点。它采用目的序列号来确保在任何时候都不会出现回环,避免了传统的距离向量协议中会出现的很多问题。
AODV最初提出的目的是为了建立一个纯粹的按需路由的系统。网络中的节点完全不依赖活动路径,既不维护任何路由信息,也不参与任何定期的路由表交换。节点不需要发现和维护到其他节点的路由,除非两个节点需要通讯或者节点是作为中间转发节点提供特定的服务来维护另外两个节点的连接性。
提出:With the goals of minimizing broadcasts and transmission latency when new routes are needed, we designed a protocol to improve up on the performance characteristics of DSDV in the creation and maintenance of ad-hoc networks.
2. 特点
优点:
(1)基本路由算法为距离向量算法,但有所改进,思路简单、易懂。
(2)按需路由协议,而且节点只存储需要的路由,减少了内存的需求和不必要的复制。。
(3)采用 UDP 封装,属于应用层协议。
(4)支持中间节点应答,能使源节点快速获得路由,有效减少了广播数,但存在过时路由问题。
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③ 无线传感网多跳路由节点能耗怎么计算

(1)根据无线传感器网络中因节点有效传输半径对路由选择的制约,改进基于最小生成树的分簇多跳路由算法,改善因路由选择对网络能耗的影响。该算法利用Voronoi图的泊松过程特性优化簇首节点数,并结合最小生成树动态调整簇内外节点的路由发现实现网络能耗优化。仿真结果表明该算法在开销容忍的前提下,网络均衡负载,并与相同仿真条件下的基于LEACH的分层多跳路由算法相比,更有效地延长了网络寿命,同时降低了计算时间复杂度。
(2)针对无线传感器网络中传感器节点投放分布对投放区域有效通信信号覆盖的影响,改进了一种基于通信覆盖的分布式投放概率覆盖算法。在保证投放精度的前提下,该算法根据传感器节点在投放区域中位置的不确定性以及信号衰减特性,建立信号覆盖模型,并通过信号覆盖率计算出各节点预定投放位置,由传感器节点的自定位算法获取定位信息为前提,获取节点的投放位置和投放数目。在改善区域通信覆盖的同时,提高了节点分布效率,达到节省网络资源的目的。通过仿真比较了在不同定位投放方法下的各相关性数据,验证了该算法可实现高效投放的优越性能。
(3)在关于无线传感器网络应用方面,提出了在实现投放区域有效通信信号覆盖的基础上保证局部能量有效损耗的路由设计要求,由此提出了基于多跳路径划分子空间的分簇路由算法。该路由算法在获得相应的节点拓扑分布的前提下实现了能量平均损耗,而节点拓扑的获取则通过采用高斯分布的定位误差模型与马尔可夫链性质相结合,改进了以前算法对于传感器节点拓扑结构的获取。通过对整个算法的仿真,得到的相关数据证明了算法在实现网络硬件资源优化和能量有效损耗方面所具有的较好的性能。
(4)在对运动目标跟踪定位的研究中,对于无法得知目标的运动状态方程和观测噪声的概率密度分布的情况时,提出基于粒子滤波和曲线准线性优化的目标跟踪算法。算法利用传感器节点的感知圆的几何特性确定目标的运动区域的边界限制,借鉴cost
reference粒子滤波算法,估计出目标的运动轨迹,随后通过曲线的线性近似简化了目标运动轨迹的估计,同时也获取了目标的速率的可控估计,仿真结果证明了所提算法的高效性。根据实际应用中可能出现部分的传感器节点失效的情况,引入了节点的失效检测,并以贝叶斯概率分布估计纠正失效节点对原目标状态做的判断,提高失效节点所在感知区域的容错能力,改善了目标跟踪定位的精度。

④ “无线传感器网络路由算法模拟技术研究”中用模拟工具的模拟过程和描述。



凡是利用一定的物性(物理、化学、生物)法则、定理、定律、效应等把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。 [全文]

网络是九十年代末开始出现的一门综合了传感器
传感器
凡是利用一定的物性(物理、化学、生物)法则、定理、定律、效应等把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。

技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术的无线网络,能够感知和采集环境或某些对象的信息,经过处理后,传输到监控者。本文以传统AODV
DV
DV是Digital Video的缩写,译成中文就是“数字视频”的意思,它是由索尼、松下、胜利、夏普、东芝和佳能等多家着名家电巨擘联合制定的一种数码视频格式。然而,在联合制定的一种数码视频格式。然而,在绝大多数场合DV则是代表数码摄像机。按使用用途可分为:广播级机型、专业级机型、消费级机型。按存储介质可分为:磁带式、光盘式、硬盘式、存储卡式。

路由协议为基础,针对微型无线传感器网络,自主研发了一种全新的MSAODV路由协议。

1 引言

随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、 计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。由这些微型传感器构成的传感器 网络引起了人们的极大关注。这种传感器网络
传感器网络

通信技术和计算机技术的飞速发展,人类社会已经进入了网络时代。智能传感器的开发和大量使用,导致了在分布式控制系统中,对传感信息交换提出了许多新的要求。 单独的传感器数据采集已经不能适应现代控制技术和检测技术的发展,取而代之的是分布式数据采集系统组成的传感器网络,传感器网络可以实施远程采集数据,并进行分类存储和应用。

综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式 信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或 监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送到需要这些信息的用 户。本文在AODV 路由协议的基础上,提出了一种全新的路由协议—MSAODV 协议,这种路 由算法适合在微型无线传感器网络
无线传感器网络
无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术。由于近来微型制造的技术、通讯技术及电池技术的改进,促使微小的传感器可具有感应、无线通讯及处理信息的能力。此类传感器不但能够感应及侦测环境的目标物及改变,并且可处理收集到的数据,并将处理过后的资料以无线传输的方式送到数据收集中心或基地台。这些微型传感器通常由传感部件、数据处理部件和通信部件组成,随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络。借助于节点中内置的形式多样的传感器测量所在周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象。在通信方式上,虽然可以采用有线、无线、红外和光等多种形式,但一般认为短距离的无线低功率通信技术最适合传感器网络使用,一般称作无线传感器网络。
无线传感器网络与传统无线移动网络有区别,无线传感器网络最关心的是整个网络的成 存周期,而传统无线移动网主要关心的是网络拓扑
网络拓扑

通常将网络中的主机、终端和其他通信控制与处理设备抽象为结点;将通信线路抽象为线路,而将结点和线路连接而成的几何图形称为网络的拓扑结构。网络拓扑结构可以反映出网络中各实体之间的结构关系。

变化情况下可靠传输质量。微型无线传感 器网络中的节点具有体积小,功耗小,通信距离短等特点,他们应用的场合非常广泛,像战场敌 方信息采集,森林火灾监控等,这些场合往往是一些无人区,传感器节点抛撒到这些地方再回 收的可能性非常小,所以节点的功耗决定了他的使用时间。针对这些特点,MSAODV 路由算 法采用了按需查询方式,他简单实用,易于扩充,协议开销小,应用了这种路由算法传感器节点 大部分时间都可以处在睡眠状态,这样就延长了节点的使用时间,适合无线传感器网络的使用 环境。

MSAODV 路由协议算法是在AODV 路由协议的基础上改进演化而来的,他继承了AODV 路由算法的许多特点,但是又与AODV 路由协议算法有所不同。无线传感器网络的体 系结构将有助于设计MSAODV 路由协议算法,图1 显示了无线传感器网络的体系结构。

MSAODV 路由算法同样假设网络中的所有链路都是双向对称的,即某个源节点通过一 条路由可以到达无线网络中的某个目的节点时,该目的节点同样也可以通过这条路由的反向 路由回到源节点。MSAODV 路由协议同样是一种按需的距离向量路由协议,具有按需路由协 议的特点,网络中的每个节点在需要进行通信时才发送路由分组,而不会周期性地交互路由信 息以得到所有其它主机的路由:同时具有距离向量路由协议的一些特点,即各节点路由表只维 护本节点到其他节点的路由,而无须掌握全网拓扑结构。

MSAODV 路由协议中只有两种类型的消息控制帧:路由请求RREQ 和路由应答RREP。 和AODV 路由协议一样,当源节点需要发送数据而又没有到目的节点的有效路由时,启动一 个路由发现过程:向网络广播一个路由请求包RREQ,中间节点转发该路由请求,收到请求的目 的节点以单播的方式向源节点返回一个RREP 包,RREP 沿着刚建立的逆向路径传输回源节 点,源节点收到该RREP 包后则开始向对应目的节点发送数据。在路由请求包的正向传播过 程中,网络中能收到该路由请求的节点都建立起了到源节点的反向路由,当目的节点收到路由 请求而回送路由应答时,逆向路径上的节点又建立了前向路由。整个MSAODV 路由发现过 程如图2 所示,a 图表示的是反向路由的建立过程,节点S 需要和节点D 通信,但是他没有节点 D 的路由,所以节点S 发起到节点D 的路由请求,节点S 广播一个路由请求包,收到路由请求包 的节点转发节点S 的请求,最终节点D 收到了节点S 的路由请求包,这个过程建立了节点S 到 节点D 的反向路由;b 图表示的是由节点S 到节点D 前向路由的建立过程,当节点D 收到节点 S 的路由请求包后,他要给节点S 回送一个路由应答包,顺着刚才建立的反向路由,应答包最终 被节点S 成功接收,在此过程中节点S 又建立了到节点D 的前向路由。

⑤ 简述无线传感器网络DD路由协议工作原理

传统路由协议在选择最优路径时,很少考虑节点的能量消耗问题。而无线传感器网络中节点的能量有限,延长整个网络的生存期成为传感器网络路由协议设计的重要目标,因此需要考虑节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题

⑥ 无线传感器网络的路由协议有哪些类型路由协议的设计要求

(1)能量优先
传统路由协议在选择最优路径时,很少考虑节点的能量消耗问题。而无线传感器网络中节点的能量有限,延长整个网络的生存期成为传感器网络路由协议设计的重要目标,因此需要考虑节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。
(2)基于局部拓扑信息
无线传感器网络为了节省通信能量,通常采用多跳的通信模式,而节点有限的存储资源和计算资源,使得节点不能存储大量的路由信息,不能进行太复杂的路由计算。在节点只能获取局部拓扑信息和资源有限的情况下,如何实现简单高效的路由机制是无线传感器网络的一个基本问题。
(3)以数据为中心
传统的路由协议通常以地址作为节点的标识和路由的依据,而无线传感器网络中大量节点随机部署,所关注的是监测区域的感知数据,而不是具体哪个节点获取的信息,不依赖于全网唯一的标识。传感器网络通常包含多个传感器节点到少数汇聚节点的数据流,按照对感知数据的需求、数据通信模式和流向等,以数据为中心形成消息的转发路径。
(4)应用相关
传感器网络的应用环境千差万别,数据通信模式不同,没有一个路由机制适合所有的应用,这是传感器网络应用相关性的一个体现。设计者需要针对每一个具体应用的需求,设计与之适应的特定路由机制。
针对传感器网络路由机制的上述特点,在根据具体应用设计路由机制时,传感器网络需满足一定的路由机制。

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