探討傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織方式的三個(gè)步驟

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生，目標(biāo)跟蹤等方面有廣泛運(yùn)用，它能實(shí)時(shí)的感知，采集并傳送監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算等計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的一部分。應(yīng)用型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織方法一般從某項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)特征入手，突出網(wǎng)絡(luò)的某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)功能，最終建立網(wǎng)絡(luò)的基本工作方式，網(wǎng)絡(luò)自組織可從地址分配，路由協(xié)議，拓?fù)淇刂频确矫嫒胧帧?/p>

傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括匯聚節(jié)點(diǎn)和監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)對地址信息敏感，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)整體但網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)只有部分區(qū)域節(jié)點(diǎn)工作，其他地理區(qū)域的節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)，這種情況稱為“信息地雷”環(huán)境。針對這種環(huán)境，我們來探討一種網(wǎng)絡(luò)自組織方式，分為三個(gè)步驟。

1. 網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)方式

當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)收到啟動(dòng)信息后，發(fā)布啟動(dòng)命令，只有匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令幀點(diǎn)滿足某個(gè)地理區(qū)域（如[a，b]）內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，且同時(shí)不超過傳感器節(jié)點(diǎn)的檢測時(shí)間才能成功啟動(dòng)，否則轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

2.為節(jié)點(diǎn)分配MAC地址

鄰近節(jié)點(diǎn)間的通信ID實(shí)際上就是一個(gè)MAC地址，采用信令算法，在網(wǎng)絡(luò)起始時(shí)，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址分配節(jié)點(diǎn)，只有接收到信令的節(jié)點(diǎn)才允許分配MAC地址。按如下流程進(jìn)行：

例如：

某節(jié)點(diǎn)鄰節(jié)點(diǎn)的地址分別為“0”、“1”、“00”、“10”、“11”，那么該節(jié)點(diǎn)要分配的MAC地址應(yīng)從“0”開始推算，當(dāng)推算到“01”時(shí)，即選取“01”為其MAC地址。MAC地址在全網(wǎng)內(nèi)可以重復(fù)使用，地址分配滿足式（1）。

當(dāng)前地址分配結(jié)束后其地址狀態(tài)位置1，信令可用次數(shù)加1，此過程遞歸運(yùn)。整個(gè)分配過程結(jié)束后，信令返還給發(fā)起節(jié)點(diǎn)。

3.數(shù)據(jù)路由的基本方式

在監(jiān)測節(jié)點(diǎn)蘇醒后，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)將進(jìn)行監(jiān)測，并匯報(bào)自己的監(jiān)測數(shù)據(jù)。由于鄰節(jié)點(diǎn)間具有相異的MAC地址，可采用基于基于競爭的MAC協(xié)議，如CSMA協(xié)議等。

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采取分布式運(yùn)行，節(jié)點(diǎn)每接收到一個(gè)鄰接點(diǎn)的監(jiān)測信息后應(yīng)考慮數(shù)據(jù)與本節(jié)點(diǎn)監(jiān)測信息的相關(guān)性，以做出相應(yīng)的融合操作，以減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，而后轉(zhuǎn)發(fā)其監(jiān)測數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的代價(jià)函數(shù)一般為f = p + r，其中p為節(jié)點(diǎn)剩余能量，r為轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)節(jié)點(diǎn)通信距離的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

下面通過一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)舉例，來說明上述步驟。

-總結(jié) -

網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程終端的啟動(dòng)信息驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，這種自組織方法通過單播信令的方式分配MAC地址，并以鄰近節(jié)點(diǎn)間的最小代價(jià)函數(shù)為準(zhǔn)則轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。這種方法適宜“信息地雷”式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，部署操作簡單易行。