WSN复习要点.docx

现代信息科学的六大组成部分：信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用。
WSN的定义：大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络、其中的节点是同构的、成本较低、体积较小、大部分节点不移动、被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。
WSN和Ad-hoc网络：
相同点：自组织网络、追求低功耗网络设计
不同点：（1）网络拓扑结构和工作模式各不相同。
Adhoc网络：网络拓扑结构动态变化。
WSN：网络拓扑结构是静态的。
（2）工作模式不同。
WSN：多对一通信，节点之间几乎不会发生消息交换。以数据为中心，与组播正好相反。
AdHoc网络：网络中任意两节点之间都有通信的可能。
无线传感器网络的特点：
1．传感器节点数目大，密度高，采用空间位置寻址。
2．传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议）
3．无线传感网络的拓扑结构易变化，有自组织能力。（与传统的有不同的特点和技术要求：它根据需要可以在工作和休眠之间切换，因此网络的拓扑结构容易发生变化，传统的网络重在QoS和更大的宽带保证，并且是静止的。无线传感器网络需要节省能量，保证连通性和延长运行寿命）
4．传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。与无线Ad-hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁、广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限。）
网络拓扑结构：
组网形态和方式来看，有集中式、分布式和混合式
节点功能及结构层次来看，分为平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构，以及Mesh网络结构（简单的示意图）

WSN路由协议部分：
路由两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息。
无线传感器网络微型节点组成：数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单元。
IEE802.15.4.技术特点：功耗低、成本低、延时短、规模大、更安全。
WSN路由协议的基本概念：P25是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。
设计目标：满足应用需求、低网络开销、资源利用的整体有效性、扩大网络容量、网络高吞吐率
协议特点：自组织的网络、数据的冗余性、基于局部拓扑信息、网络功能、数据为中心
WSN与IP网络区别：P26
WSN中节点数量多，配置全局ID是不可能的；
WSN不要求建立任意两个节点之间的路由路径；
WSN应用需求多样化，需使用特定路由协议简化协议，节省能量；
WSN存在大量的数据冗余
WSN路由协议分类：P27
数据为中心路由协议——SPIN(Flooding)，DirectedDiffusion(Gradient)
集群（Cluster）结构的路由协议：单层和多层——LEACH,TEEN，APTEEN，TTDD
地理信息路由协议——LAR，GAF，GPSR，GEAR
QOS路由协议——QOS路由协议
内爆：节点向邻居节点转发数据包，不管其是否收到过相同的。P30
重叠：感知节点感知区域有重叠，导致数据冗余。P30
SPIN协议的基本思想：考虑到由于临近节点所感知的数据具有相似性，通过节点间协商的方式减少网络中数据的传输数据量。节点只广播其它节点所没有的数据以减少冗余数据，从而有效减少能量消耗。P28
三步握手协议：ADV数据广播；REQ请求发送数据；DATA为原始数据包
节点A有新数据，通过ADV发布新数据信息，使用元数据；
B节点收到ADV后，发现自己没有该数据，通过REQ向A请求新数据；
A节点向B节点传送源数据；
B节点融合新数据，并通过ADV发布新数据消息；
如果周围节点有ADV中描述的数据的副本就忽略该消息。
SPIN协议的协商通过元数据来解决。
DD协议（定向扩散协议，是一种基于查询的路由方法）的三个阶段：兴趣扩散、梯度建立和路径加强。P32
兴趣cache中的每个兴趣表项包含：时间字段、梯度字段、持续时间字段。
谣传路由：引入基于代理(Agent)消息的单播随机转发方法，事件区域内的传感器节点产生代理消息，代理信息沿随机路径向外扩散传播，同时sink节点发送的查询消息也沿着随机路径在网络中传播，当代理消息和查询消息的传输路径相遇的时候，就会形成一条Sink节点到时间区域的完整路由路径。
LEACH协议的基本思想：网络周期性地随机选择簇头节点，其他的非簇头节点以就近原则加入相应的簇头，形成虚拟簇，簇内节点将感知到的数据直接发送给簇头，由簇头转发给Sink节点，簇头节点可以将本簇内的数据进行融合处理以减少网络传输的数据量。P34
LEACH协议两阶段：
簇头建立阶段：
节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头；
簇头节点广播自己成为簇头的事实；
其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该簇头节点；
簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时间片；