[發(fā)明專利]跨層的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200910064965.6 | 申請日: | 2009-05-20 |
| 公開(公告)號: | CN101557637A | 公開(公告)日: | 2009-10-14 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 鄭國強(qiáng);李濟(jì)順;周志立;孫若玉;馬華紅;彭勃;甘從輝;周立鵬 | 申請(專利權(quán))人: | 河南科技大學(xué) |
| 主分類號: | H04W52/02 | 分類號: | H04W52/02;H04W80/00;H04W84/18 |
| 代理公司: | 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人: | 陳 浩 |
| 地址: | 471003河*** | 國省代碼: | 河南;41 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 無線 傳感器 網(wǎng)絡(luò) 介質(zhì) 訪問 控制 協(xié)議 實(shí)現(xiàn) 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種跨層的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制協(xié)議實(shí)現(xiàn)方法,屬于 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是繼因特網(wǎng)之后,將對人類生活方式產(chǎn)生重大影響的IT技 術(shù)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一 起,從而改變?nèi)伺c自然界的交互方式,擴(kuò)展人類認(rèn)知世界的能力。作為一種無 處不在的感知技術(shù),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其 它商用、工業(yè)領(lǐng)域;在空間探索和反恐、救災(zāi)等特殊的領(lǐng)域,它也有著得天獨(dú) 厚的技術(shù)優(yōu)勢。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種無中心節(jié)點(diǎn)的全分布系統(tǒng),與無線自組織網(wǎng)絡(luò)有很 多相似之處,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都自組織成網(wǎng)絡(luò),不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施;網(wǎng)絡(luò)的拓 撲具有動態(tài)易變性;節(jié)點(diǎn)的通信覆蓋范圍有限,通過多跳路由實(shí)現(xiàn)非相鄰節(jié)點(diǎn) 間的通信;網(wǎng)絡(luò)的安全性沒有保障等。但無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與無線自組織網(wǎng)絡(luò)具 有明顯不同的技術(shù)要求和應(yīng)用目標(biāo),無線自組織網(wǎng)絡(luò)以傳輸數(shù)據(jù)為目的,致力 于在不依賴于人和基礎(chǔ)設(shè)施的前提下為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù);而無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心,將能源的高效使用作為首要設(shè)計(jì)目標(biāo),專注于從 外界獲取有用信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還具有區(qū)別于無線自組織網(wǎng)絡(luò)的以下獨(dú)有 特征:
①規(guī)模大、密度高:為獲取盡可能精確、完整的信息,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通 常密集部署在大片的監(jiān)測區(qū)域中,其節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和密度較無線自組織網(wǎng)絡(luò)成數(shù) 量級的提高。它通過大量冗余節(jié)點(diǎn)的協(xié)同工作來提高系統(tǒng)的工作質(zhì)量。
②動態(tài)性強(qiáng)、拓?fù)湟鬃儯簾o線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作在一定的物理環(huán)境中。不斷 變化的外界環(huán)境會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的功能和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌斐删W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)易 變,因此要求傳感器節(jié)點(diǎn)能夠隨著環(huán)境的變化而適時地調(diào)整自身的工作狀態(tài), 系統(tǒng)的工作能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)變化。
③與應(yīng)用相關(guān):無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過感知客觀世界的物理量來獲取外界的 信息。由于不同應(yīng)用關(guān)心不同的物理量,因而對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求也不同,其硬 件平臺、軟件和通信協(xié)議也必然會有很大差異。這就使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不能 同因特網(wǎng)那樣有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺,只有針對每一個具體的應(yīng)用來開展設(shè) 計(jì),才能實(shí)現(xiàn)高效、可靠的系統(tǒng)目標(biāo);
④以數(shù)據(jù)為中心:在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,通常關(guān)心的是某個區(qū)域內(nèi)某個觀 測指標(biāo)的數(shù)值,而不會去具體關(guān)心單個節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)據(jù)以及提供觀測數(shù)據(jù)的節(jié) 點(diǎn)本身,這就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn),它不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的尋 址過程,能夠快速有效地組織起各個節(jié)點(diǎn)的信息并融合提取出有用信息直接傳 送給用戶。這里用戶所關(guān)心的是如何獲取事件,而不是提供事件的某個或多個 節(jié)點(diǎn)。
⑤可靠性:通過隨機(jī)播撒的方式,傳感器節(jié)點(diǎn)可以被密集部署于指定的惡 劣環(huán)境或無人區(qū)域,在無人值守的狀態(tài)下工作,這就使得網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)變得十分 困難,甚至不太可能,因此要求傳感器節(jié)點(diǎn)非常堅(jiān)固、不易損壞。從安全性考 慮,要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須具有很好的魯棒性和容錯性。
⑥節(jié)點(diǎn)資源有限:傳感器節(jié)點(diǎn)具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能 力等都十分有限,因而在實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用系統(tǒng)時,傳感器節(jié)點(diǎn)的能力 要受到以下一些限制:
電源能量有限。隨著傳感器節(jié)點(diǎn)的微型化,節(jié)點(diǎn)的電池容量有限,而且由 于物理限制難以更換節(jié)點(diǎn)電池或補(bǔ)充能量,所以傳感器節(jié)點(diǎn)的電池能量限制是 整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的約束之一,它直接決定了網(wǎng)絡(luò)的工作壽命。 傳感器節(jié)點(diǎn)消耗能量的模塊包括傳感器模塊、處理器模塊和無線通信模塊,其 中絕大部分的能量消耗在無線通信模塊上,通常1比特信息傳輸100m距離所需 傳感器節(jié)點(diǎn)消耗能量的模塊包括傳感器模塊、處理器模塊和無線通信模塊,其 中絕大部分的能量消耗在無線通信模塊上,通常1比特信息傳輸100m距離所需 的能量大約相當(dāng)于3000條計(jì)算指令所消耗的能量;
計(jì)算和存儲能力有限。廉價、微型的傳感器節(jié)點(diǎn)帶來了節(jié)點(diǎn)處理能力弱、 存儲器容量小的特點(diǎn),使得其不能進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算,而傳統(tǒng)有線和無線網(wǎng)絡(luò)上 研究成熟的通信協(xié)議和算法,對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言實(shí)現(xiàn)開銷太大,難以使 用,因此必須重新設(shè)計(jì)簡單、有效的協(xié)議和算法。如何利用有限的計(jì)算和存儲 資源完成諸多協(xié)同任務(wù)成為對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。
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