無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幫助監(jiān)測森林火災(zāi)

　　1.2 路由協(xié)議

　　路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，它主要包括兩個(gè)方面的功能：尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑，將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)能量有限且一般沒有能量補(bǔ)充，因此路由協(xié)議需要高效利用能量，同時(shí)，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目往往很大。節(jié)點(diǎn)只能獲取局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，路由協(xié)議要能在局部網(wǎng)絡(luò)信息的基礎(chǔ)上選擇合適的路徑。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的應(yīng)用相關(guān)性，不同應(yīng)用中的路由協(xié)議可能相差很大，沒有一個(gè)通用的路由協(xié)議。此外，傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由機(jī)制還經(jīng)常與數(shù)據(jù)融合技術(shù)聯(lián)系在一起，通過減少通信量而節(jié)省能量。因此，傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議不適應(yīng)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。相對于傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡(luò)而言，傳統(tǒng)無線通訊網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)放在無線通訊的服務(wù)質(zhì)量（Qos）上，而無線傳感器節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)分布，電池供電，因此目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究重點(diǎn)是放在如何提高能量效率上，當(dāng)前流行的幾個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議有：泛洪協(xié)議、Gossiping協(xié)議、SPIN協(xié)議、定向擴(kuò)散（DirectedDi舶sion）協(xié)議、LEACH協(xié)議等閉。

　　1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

　　在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)是體積微小的嵌入式設(shè)備，采用能量有限的電池供電，它的計(jì)算能力和通信能力十分有限，所以除了要設(shè)計(jì)能量高效的MAC協(xié)議、路由協(xié)議以及應(yīng)用層協(xié)議之外，還要設(shè)計(jì)優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制。對于自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制對網(wǎng)絡(luò)性能影響很大。良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠提高路由協(xié)議和MAC協(xié)議的效率，為數(shù)據(jù)融合、時(shí)間同步和目標(biāo)定位等很多方面提供基礎(chǔ)，有利于延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。所以，拓?fù)淇刂剖莻鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基本問題。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂浦饕芯康膯栴}是：在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度的前提下，通過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇，剔除節(jié)點(diǎn)之間不必要的通信鏈路，形成一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體地講，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)淇刂瓢凑昭芯糠较蚩梢苑譃閮深悾汗?jié)點(diǎn)功率控制和層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織。功率控制機(jī)制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，在滿足網(wǎng)絡(luò)連通度的前提下，均衡節(jié)點(diǎn)的單跳可達(dá)鄰居數(shù)目。層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制利用分簇機(jī)制，讓一些節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)，由簇頭節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)處理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干網(wǎng)，其他非骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以暫時(shí)關(guān)閉通信模塊，進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省能量?，F(xiàn)在的拓?fù)淇刂蒲芯康陌l(fā)展趨勢是以實(shí)際應(yīng)用為背景，多種機(jī)制結(jié)合使用，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频淖赃m應(yīng)性和魯棒性，在保證網(wǎng)絡(luò)連通性和覆蓋性的前提下，提高網(wǎng)絡(luò)通信的效率，最大限度地節(jié)省能量來延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間?？紤]到不同的應(yīng)用背景各有特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，一般都會綜合使用拓?fù)淇刂啤?/font>

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　整個(gè)系統(tǒng)由若干無線傳感器節(jié)點(diǎn)、基站和用戶等組成，如圖2所示。