能量效率導(dǎo)向的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究

微電子技術(shù)和無線通信技術(shù)的進(jìn)步，推動了多功能傳感器的快速發(fā)展，使信息采集、數(shù)據(jù)處理和通信等功能得以集成在微小體積內(nèi)。傳感器網(wǎng)絡(luò)（sensor network）就是由部署在觀測環(huán)境附近大量的廉價的微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成多跳的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。組成傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點可以分為匯聚點（sink）和傳感器節(jié)點（sensor node）兩類。匯聚點的數(shù)量通常很少，具有發(fā)布命令和收集數(shù)據(jù)的功能，并且實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的連接。傳感器節(jié)點的數(shù)目往往非常巨大，分布在監(jiān)測區(qū)域（sensor field）內(nèi)，每個節(jié)點除了具有信息采集和數(shù)據(jù)處理的功能外，還具有無線通信和路由轉(zhuǎn)發(fā)的功能。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有分布式處理帶來的高監(jiān)測精度、高容錯性、大覆蓋區(qū)域、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等眾多優(yōu)點，成為近期國際上網(wǎng)絡(luò)研究的重要熱點之一。

傳感器節(jié)點通常由能量十分有限的電池供電。由于傳感器節(jié)點個數(shù)多、價格低廉、分布廣而且環(huán)境比較復(fù)雜，因此為傳感器節(jié)點更換電池或充電要么非常困難，要么沒有必要。相對現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)而言，傳感器網(wǎng)絡(luò)存在著嚴(yán)重的節(jié)點能量約束問題，所以，其首要設(shè)計目標(biāo)就是高效使用傳感器節(jié)點的能量，延長傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存期。本文在介紹傳感器網(wǎng)絡(luò)特點的基礎(chǔ)上，說明傳感器節(jié)點各模塊的能量消耗情況，針對影響能量消耗關(guān)鍵因素之一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，重點分析和總結(jié)了其中核心的路由協(xié)議和MAC1協(xié)議。