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    傳感器網絡啟動式自組織方法

    發布時間:2019-02-25  來源:  作者: 查看:

    無線傳感器網絡在環境監測、醫療衛生,目標跟蹤等方面有廣泛運用,它能實時的感知,采集并傳送監測數據,可以認為是物聯網,云計算等計算網絡的一部分。應用型無線傳感器網絡的自組織方法一般從某項網絡特征入手,突出網絡的某一項或某幾項功能,最終建立網絡的基本工作方式,網絡自組織可從地址分配,路由協議,拓撲控制等方面入手。

    01.png

    傳感器網絡主要包括匯聚節點和監測節點,網絡對地址信息敏感,整個網絡是一個整體但網絡工作時只有部分區域節點工作,其他地理區域的節點處于休眠狀態,這種情況稱為“信息地雷”環境。針對這種環境,我們來探討一種網絡自組織方式,分為三個步驟。

    1.網絡的啟動方式

    當匯聚節點收到啟動信息后,發布啟動命令,只有匯聚節點發送的命令幀點滿足某個地理區域(如[a,b])內的節點,且同時不超過傳感器節點的檢測時間才能成功啟動,否則轉入休眠狀態。

    2.為節點分配MAC地址

    鄰近節點間的通信ID實際上就是一個MAC地址,采用信令算法,在網絡起始時,設定網絡地址分配節點,只有接收到信令的節點才允許分配MAC地址。按如下流程進行:

    02.png

    例如:

    某節點鄰節點的地址分別為“0”、“1”、“00”、“10”、“11”,那么該節點要分配的MAC地址應從“0”開始推算,當推算到“01”時,即選取“01”為其MAC地址。MAC地址在全網內可以重復使用,地址分配滿足式(1)。

    03.png

    當前地址分配結束后其地址狀態位置1,信令可用次數加1,此過程遞歸運。整個分配過程結束后,信令返還給發起節點。

    04.png

    3.數據路由的基本方式

    在監測節點蘇醒后,監測節點將進行監測,并匯報自己的監測數據。由于鄰節點間具有相異的MAC地址,可采用基于基于競爭的MAC協議,如CSMA協議等。

    整個網絡采取分布式運行,節點每接收到一個鄰接點的監測信息后應考慮數據與本節點監測信息的相關性,以做出相應的融合操作,以減少節點的數據量,而后轉發其監測數據。節點轉發數據的代價函數一般為f=p+r,其中p為節點剩余能量,r為轉發數據時節點通信距離的衡量標準。

    下面通過一個仿真實驗舉例,來說明上述步驟。

    05.png

    -總結-

    網絡在遠程終端的啟動信息驅動下運行,這種自組織方法通過單播信令的方式分配MAC地址,并以鄰近節點間的最小代價函數為準則轉發數據。這種方法適宜“信息地雷”式的無線傳感器網絡環境,部署操作簡單易行。

    文章來源:工控網

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