無線傳感器網(wǎng)絡第4講mac-第三章2016

1、1,第3章,傳感器網(wǎng)絡的通信與組網(wǎng)技術(shù),2,目視千里、耳聽八方是人類長久的夢想，現(xiàn)代衛(wèi)星技術(shù)的出現(xiàn)使人們離這一目標前進了很多，但衛(wèi)星高高在上，洞察全局在行，明察細微就勉為其難了。 將大量傳感器節(jié)點遍撒指定區(qū)域，數(shù)據(jù)通過無線電傳回監(jiān)控中心，監(jiān)控區(qū)域內(nèi)信息盡收觀察者的眼中。 這是無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)應用的目標，其實現(xiàn)依賴于優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸方法，需要新型的網(wǎng)絡通信技術(shù)。,3,通常傳感器節(jié)點的通信覆蓋范圍只有幾十米到幾百米，人們

2、要考慮如何在有限的通信能力條件下，完成探測數(shù)據(jù)的傳輸。 無線通信是傳感器網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)之一。,4,通信與組網(wǎng)技術(shù),通信處于傳感器網(wǎng)絡的最底層，包括物理層及MAC層；主要解決實現(xiàn)數(shù)據(jù)的點到點或則點到多點的傳輸問題，為上層組網(wǎng)提供通信服務；同時滿足傳感器網(wǎng)絡大規(guī)模、低成本、低功耗及魯棒性等要求。,5,通信與組網(wǎng)技術(shù),組網(wǎng)技術(shù)以底層通信技術(shù)為基礎，建立一個可靠且具有嚴格功耗預算的通信網(wǎng)絡，向用戶提供服務支持；網(wǎng)絡層負責數(shù)

3、據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸層負責實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆召|(zhì)量保障；在資源消耗與網(wǎng)絡服務性能之間平衡。,6,3.1 物理層,3.1.1 物理層概述,1、物理層的基本概念,在計算機網(wǎng)絡中物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸介質(zhì)上傳輸數(shù)據(jù)的比特流。國際標準化組織對開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)參考模型中物理層的定義如下：物理層為建立、維護和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體之間的二進制比特傳輸?shù)奈锢磉B接，提供機械的、電氣的、功能的和規(guī)程性的特性。 從定義可以看

4、出，物理層的特點是負責在物理連接上傳輸二進制比特流，并提供為建立、維護和釋放物理連接所需要的機械、電氣、功能和規(guī)程的特性。,7,,網(wǎng)絡中物理設備與傳輸介質(zhì)的種類很多，通信也有不同的方式；物理層要盡可能屏蔽掉這些差異，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這種差異；確保數(shù)據(jù)鏈路層只需要考慮如何完成本層的協(xié)議和服務，而不必考慮網(wǎng)絡具體的傳輸介質(zhì)。,8,,物理層處于最底層，是整個開放系統(tǒng)的基礎，向下直接與物理傳輸介質(zhì)相連接;物理層協(xié)議是各網(wǎng)絡設備互

5、聯(lián)時遵守的底層協(xié)議;實現(xiàn)網(wǎng)絡物理設備之間的二進制比特流的透明傳輸;負責主機間傳輸數(shù)據(jù)位，為物理介質(zhì)上傳輸?shù)谋忍亓鹘⒁?guī)則，及需何種傳送技術(shù)在傳輸介質(zhì)上發(fā)送數(shù)據(jù);對數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽物理傳輸介質(zhì)的特性，以便對高層協(xié)議有最大的透明性，但定義了數(shù)據(jù)鏈路層所使用的訪問方法,9,物理層的主要功能如下：,①為數(shù)據(jù)終端設備(Data Terminal Equipment，DTE)提供傳送數(shù)據(jù)的通路。 數(shù)據(jù)通路可以是一個物理介質(zhì)，

6、也可由多個物理介質(zhì)連接而成的。 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸包括激活物理連接、傳送數(shù)據(jù)和終止物理鏈接。 所謂“激活物理鏈接”就是不管有多少物理介質(zhì)參與，都需將通信的兩個數(shù)據(jù)終端設備連接起來，形成一通路。,10,物理層的主要功能如下：,②傳輸數(shù)據(jù)。 物理層要形成適合傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳輸服務，保證數(shù)據(jù)能在物理層正確通過，并提供足夠的帶寬，以減少信道的擁塞。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞侥軡M足點到點

7、、一點到多點、串行或并行、半雙工或全雙工、同步或異步傳輸?shù)男枰?11,物理層的主要功能如下：,③其他管理工作 如信道狀態(tài)評估、能量檢測等,12,,具體的物理層協(xié)議比較復雜 物理鏈接的方式很多：可以是點到點的，也可以是多點連接或廣播連接。 傳輸介質(zhì)種類非常多：如架空明線、平衡電纜、同軸電纜、光纖、雙絞線和無線信道等。,13,,通信所用的互連設備是指數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)電路終端設備間的互連設

8、備。具有一定數(shù)據(jù)處理能力和發(fā)送、接收數(shù)據(jù)能力的設備稱為“數(shù)據(jù)終端設備”，也稱為“物理設備”，如計算機、I／O設備終端等；介于數(shù)據(jù)終端設備和傳輸介質(zhì)之間的數(shù)據(jù)通信設備或電路連接設備，稱為“數(shù)據(jù)電路終端設備”，如調(diào)制解調(diào)器等。,14,,物理層通信過程中，數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)電路終端設備之間應該既有數(shù)據(jù)信息傳輸，也有控制信息傳輸；制定相互之間的接口標準來協(xié)調(diào)工作。這些標準就是物理接口標準。,15,通常物理接口標準對物理接口的四個特性

9、進行了描述： ①機械特性。它規(guī)定了物理連接時使用的可接插連接器的形狀和尺寸，連接器中的引腳數(shù)量和排列情況等。 ②電氣特性。它規(guī)定了在物理連接上傳輸二進制比特流時，線路上信號電平高低、阻抗以及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。 ③功能特性。它規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。物理接口信號線一般分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線。 ④規(guī)程特性。它定義了信號線進行二進制比特流傳輸線的一組操作過程，包括各信號線的

10、工作規(guī)則和時序。,16,2、無線通信物理層的主要技術(shù) 無線通信物理層的主要技術(shù)包括介質(zhì)的選擇、頻段的選擇、調(diào)制技術(shù)和擴頻技術(shù)。 (1)介質(zhì)和頻段選擇 無線通信的介質(zhì)包括電磁波和聲波。電磁波是最主要的無線通信介質(zhì)，而聲波一般僅用于水下的無線通信。根據(jù)波長的不同，電磁波分為無線電波、微波、紅外線、毫米波和光波等，其中無線電波在無線網(wǎng)絡中使用最廣泛。,17,無線電波是容易產(chǎn)生，可以傳播很遠，可以穿過建筑物，因而被廣

11、泛地用于室內(nèi)或室外的無線通信。 無線電波是全方向傳播信號的，它能向任意方向發(fā)送無線信號，所以發(fā)射方和接收方的裝置在位置上不必要求很精確的對準。,18,無線電波的傳播特性與頻率相關(guān)。如果采用較低頻率，則它能輕易地通過障礙物，但電波能量隨著與信號源距離r的增大而急劇減小，大致為1/r3。如果采用高頻傳輸，則它趨于直線傳播，且受障礙物阻擋的影響。無線電波易受發(fā)動機和其它電子設備的干擾。 另外，由于無線電波的傳輸距離較遠，用戶

12、之間的相互串擾也是需要關(guān)注的問題，所以每個國家和地區(qū)都有關(guān)于無線頻率管制方面的使用授權(quán)規(guī)定。,19,(2)調(diào)制技術(shù) 調(diào)制和解調(diào)技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。通常信號源的編碼信息（即信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號。 基帶信號往往不能作為傳輸信號，因而要將基帶信號轉(zhuǎn)換為相對基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號，以便于進行信道傳輸。通常將帶通信號稱為已調(diào)信號，而基帶信號稱為調(diào)制信號。,20,,調(diào)制技術(shù)通

13、過改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化。解調(diào)是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接收者(信宿)處理和理解的過程。,21,調(diào)制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有很大的影響，采用什么方法調(diào)制和解調(diào)往往在很大程度上決定著通信系統(tǒng)的質(zhì)量。 根據(jù)調(diào)制中采用的基帶信號的類型，可以將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。,22,模擬調(diào)制是用模擬基帶信號對高頻載波的某一參量進行控制，使高頻載波隨著模擬基帶信號的變化而變化。

14、 數(shù)字調(diào)制是用數(shù)字基帶信號對高頻載波的某一參量進行控制，使高頻載波隨著數(shù)字基帶信號的變化而變化。目前通信系統(tǒng)都在由模擬制式向數(shù)字制式過渡，因此數(shù)字調(diào)制已經(jīng)成為了主流的調(diào)制技術(shù)。,23,根據(jù)原始信號所控制參量的不同，調(diào)制分為幅度調(diào)制（Amplitude Modulation, AM）、頻率調(diào)制（Frequency Modulation, FM）和相位調(diào)制（Phase Modulation, PM）。 當數(shù)字調(diào)制信號為二進制矩

15、形全占空脈沖序列時，由于該序列只存在“有電”和“無電”兩種狀態(tài)，因而可以采用電鍵控制，被稱為鍵控信號，所以上述數(shù)字信號的調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相分別又被稱為幅移鍵控(Amplitude Shift Keying, ASK)、頻移鍵控(Frequency Shift Keying, FSK)和相移鍵控(Phase Shift Keying, PSK)。,24,20世紀80年代以來，人們十分重視調(diào)制技術(shù)在無線通信系統(tǒng)中的應用，以尋求頻譜利用率更高、

16、頻譜特性更好的數(shù)字調(diào)制方式。 由于振幅鍵控信號的抗噪聲性能不夠理想，因而目前在無線通信中廣泛應用的調(diào)制方法是頻率鍵控和相位鍵控。,25,,(3)擴頻技術(shù) 擴頻又稱為擴展頻譜，定義如下：是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實現(xiàn)，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端用同樣的碼進行相關(guān)同步接收、解擴和恢復所傳信息數(shù)據(jù)。,26,擴頻技

17、術(shù)按照工作方式的不同，可以分為以下四種：直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)；跳頻(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)；跳時(Time Hopping Spread Spectrum, THSS)；寬帶線性調(diào)頻擴頻(chirp Spread Spectrum, chirp-SS，簡稱切普擴頻)。,27,擴頻通信與一般無線通信系統(tǒng)相

18、比，主要是在發(fā)射端增加了擴頻調(diào)制，而在接收端增加了擴頻解調(diào)。 擴頻技術(shù)的優(yōu)點包括：易于重復使用頻率，提高了無線頻譜利用率;抗干擾性強，誤碼率低;隱蔽性好，對各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小;可以實現(xiàn)碼分多址;抗多徑干擾;能精確地定時和測距;適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務;安裝簡便，易于維護。,28,3、無線傳感器網(wǎng)絡物理層的特點 無線傳感器網(wǎng)絡作為無線通信網(wǎng)絡中的一種類型，因此它包含了上述介紹的無線通信物理層技術(shù)

19、的特點。 由于傳感器網(wǎng)絡的主要設計參數(shù)是成本和功耗，因而物理層的設計對整個網(wǎng)絡的成功運行來說是至關(guān)重要的。 采用了不適宜的調(diào)制方式、工作頻帶和編碼方案，即使設計出的網(wǎng)絡能夠勉強完成預定的功能，也未必滿足推廣應用所需的成本和電池壽命方面的要求。,29,3、無線傳感器網(wǎng)絡物理層的特點 目前無線傳感器網(wǎng)絡的通信傳輸介質(zhì)主要是無線電波、紅外線和光波三種類型。 無線電波的通信限制較少，通常人們選擇“工業(yè)、科學

20、和醫(yī)療”(Industrial，Scientific and Medical, ISM)頻段。 ISM頻段的優(yōu)點：自由頻段，無須注冊，可選頻譜范圍大，實現(xiàn)起來靈活方便。ISM頻段的缺點主要是功率受限，另外與現(xiàn)有多種無線通信應用存在相互干擾問題。,30,盡管傳感器網(wǎng)絡可以通過其它方式實現(xiàn)通信，譬如各種電磁波（如射頻和紅外）、聲波，但無線電波是當前傳感器網(wǎng)絡的主流通信方式，在很多領域得到了廣泛應用。,31,,調(diào)制是無線通信系統(tǒng)的重要

21、技術(shù)，它使得信號與信道匹配，增強電波的有效輻射，可以方便頻率分配、減小信號干擾；擴頻通信具有很強的抗干擾能力，可進行多址通信，安全性強，難以被敵方竊聽；對于傳感器網(wǎng)絡來說，選擇適當?shù)恼{(diào)制解調(diào)和擴頻機制是實現(xiàn)可靠通信傳輸?shù)年P(guān)鍵。,32,物理層設計的重點問題,調(diào)制機制：低能耗和低成本的特點要求調(diào)制機制盡量設計簡單，使得能量消耗最低。但另一方面無線通信本身的不可靠性，傳感器網(wǎng)絡與現(xiàn)有無線設備之間的無線電干擾，以及具體應用的特殊需要使得

22、調(diào)制機制必須具有較強的抗干擾能力。與上層協(xié)議結(jié)合的跨層優(yōu)化設計：物理層位于協(xié)議最底層，是整個協(xié)議棧的基礎。它的設計對各上層內(nèi)容的跨層優(yōu)化設計具有重要的影響，而跨層優(yōu)化設計是傳感器網(wǎng)絡協(xié)議設計的主要內(nèi)容。硬件設計：在傳感器網(wǎng)絡的整個協(xié)議棧中，物理層與硬件的關(guān)系最為密切，微型化、低功耗、低成本的傳感器單元、處理器單元和通信單元的有機集成是非常必要的。,33,3.1.2 傳感器網(wǎng)絡物理層的設計,1、傳輸介質(zhì),目前無線傳感器網(wǎng)絡采用的主

23、要傳輸介質(zhì)包括無線電、紅外線和光波等。 在無線電頻率選擇方面，ISM頻段是一個很好的選擇。因為ISM頻段在大多數(shù)國家屬于無須注冊的公用頻段。,34,ISM頻段的主要優(yōu)點,ISM是自由頻段，可用頻帶寬，并且在全球范圍內(nèi)都具有可用性；沒有特定的標準，給設計適合無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)能策略帶來了更多的設計靈活性和空間。ISM頻段存在一些使用上的問題，例如功率限制以及與現(xiàn)有的其他無線電應用之間存在相互干擾等。,35,ISM可用頻段

24、,,36,無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點之間通信的另一種手段是紅外技術(shù)。紅外通信的優(yōu)點是無須注冊，并且抗干擾能力強。 紅外通信的主要缺點是穿透能力差，要求發(fā)送者和接收者之間存在視距關(guān)系。這導致紅外難以成為無線傳感器網(wǎng)絡的主流傳輸介質(zhì)，而只能在一些特殊場合得到應用。,37,對于一些特殊場合的應用情況，傳感器網(wǎng)絡對通信傳輸介質(zhì)可能有特別的要求。例如，艦船應用可能要求使用水性傳輸介質(zhì)，譬如能穿透水面的長波。復雜地形和戰(zhàn)場應用會遇到信道不可靠和嚴重

25、干擾等問題。 另外，一些傳感器節(jié)點的天線可能在高度和發(fā)射功率方面比不上周圍的其它無線設備，為了保證這些低發(fā)射功率的傳感器網(wǎng)絡節(jié)點正常完成通信任務，要求所選擇的傳輸介質(zhì)能支持健壯的編碼和調(diào)制機制。,38,2、物理層幀結(jié)構(gòu),物理幀的第一個字段是前導碼，字節(jié)數(shù)一般取4，用于收發(fā)器進行碼片或者符號的同步。第二個字段是幀頭，長度通常為一個字節(jié)，表示同步結(jié)束，數(shù)據(jù)包開始傳輸。幀頭與前導碼構(gòu)成了同步頭。 幀長度字段通常由一個字節(jié)的低7

26、位表示，其值就是后續(xù)的物理層PHY負載的長度，因此它的后續(xù)PHY負載的長度不會超過127個字節(jié)。 物理幀PHY的負載長度可變，稱為物理服務數(shù)據(jù)單元(PHY Service Data Unite, PSDU)，攜帶PHY數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，PSDU域是物理層的載荷 。,,39,3、物理層設計技術(shù),物理層需要考慮編碼調(diào)制技術(shù)、通信速率和通信頻段等問題： ① 編碼調(diào)制技術(shù)影響占用頻率帶寬、通信速率、收發(fā)機結(jié)構(gòu)和功率等一系列的技術(shù)參數(shù)。比

27、較常見的編碼調(diào)制技術(shù)包括幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控和各種擴頻技術(shù)。 ② 提高數(shù)據(jù)傳輸速率可減少數(shù)據(jù)收發(fā)的時間，對于節(jié)能具有意義，但需要同時考慮提高網(wǎng)絡速度對誤碼的影響。一般用單個比特的收發(fā)能耗來定義數(shù)據(jù)傳輸對能量的效率，單比特能耗越小越好。,40,在低速無線個域網(wǎng)(LR-PAN)的802.15.4標準中，定義的物理層是在868MHz、915MHz、2.4GHz三個載波頻段收發(fā)數(shù)據(jù)。在這三個頻段都使用了直接序列擴頻方式。

28、 IEEE 802.15.4標準非常適合無線傳感器網(wǎng)絡的特點，是傳感器網(wǎng)絡物理層協(xié)議標準的最有力競爭者之一。目前基于該標準的射頻芯片也相繼推出，例如Chipcon公司的CC2430\ CC2450無線通信芯片。,41,總的來看，針對無線傳感器網(wǎng)絡的特點，現(xiàn)有的物理層設計基本采用結(jié)構(gòu)簡單的調(diào)制方式，在頻段選擇上主要集中在433～464MHz、902～928MHz和2.4～2.5GHz的ISM波段。,42,3.2 MAC協(xié)議,3.2.1

29、MAC協(xié)議概述,無線頻譜是無線通信的介質(zhì)，這種廣播介質(zhì)屬于稀缺資源。在無線傳感器網(wǎng)絡中，可能有多個節(jié)點設備同時接入信道，導致分組之間相互沖突，使接收方難以分辨出接收到的數(shù)據(jù)，從而浪費了信道資源，導致網(wǎng)絡吞吐量下降。 為了解決這些問題，就需要設計介質(zhì)訪問控制(Medium Access Control，MAC)協(xié)議。所謂MAC協(xié)議就是通過一組規(guī)則和過程來有效、有序和公平地使用共享介質(zhì)。,43,,無線傳感器網(wǎng)絡中，MAC協(xié)議決定著無

30、線信道的使用方式，用來在傳感器結(jié)點之間分配有限的無線通信資源，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的底層基礎結(jié)構(gòu)。MAC協(xié)議處于傳感器網(wǎng)絡協(xié)議的底層部分，對網(wǎng)絡性能有較大影響，是保證傳感器網(wǎng)絡高效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡協(xié)議之一。,44,,傳感器結(jié)點的能量、存儲、計算和通信帶寬等資源有限，單個結(jié)點的功能比較弱，而傳感器網(wǎng)絡的豐富功能是由眾多結(jié)點協(xié)作實現(xiàn)的；多點通信在局部范圍需要MAC協(xié)議協(xié)調(diào)相互之間的無線信道分配，在設計傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)義時，需要著重考

31、慮以下幾個問題：,45,節(jié)省能量：結(jié)點一般以干電池等提供能量，能量通常難以補充，為長時間保證網(wǎng)絡有效工作，MAC協(xié)議在滿足應用要求前提下，應盡量節(jié)省使用結(jié)點的能量。可擴展性：傳感器結(jié)點數(shù)目、分布密度等在網(wǎng)絡生存過程中不斷變化，結(jié)點位置也可能移動，還有新結(jié)點加入網(wǎng)絡的問題，網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)具有動態(tài)性。MAC協(xié)議應具有可擴展性，適應動態(tài)變化的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡效率：網(wǎng)絡效率包括網(wǎng)絡的公平性、實時性、網(wǎng)絡吞吐量和帶寬利用率等。上述問題重

32、要性依次遞減。由于傳感器結(jié)點本身不能自動補充能量或能量補充不足，節(jié)約能量成為傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議設計的首要考慮因素。,46,與傳統(tǒng)網(wǎng)絡MAC協(xié)議的差異,傳統(tǒng)網(wǎng)絡中，結(jié)點能連續(xù)獲得能量供應，整個網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，網(wǎng)絡的變化范圍和變化頻率都比較小，MAC協(xié)議重點考慮結(jié)點使用帶寬的公平性，提高帶寬的利用率和增加網(wǎng)絡的實時性。傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議與傳統(tǒng)網(wǎng)絡的MAC協(xié)議所注重的因素不同，傳統(tǒng)網(wǎng)絡的MAC協(xié)議不適用于傳感器網(wǎng)絡，需要設計

33、適用于傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議。,47,網(wǎng)絡結(jié)點無線通信模塊的狀態(tài),發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)、偵聽狀態(tài)和睡眠狀態(tài)；單位時間內(nèi)消耗能量按照上述順序依次減少，無線通信模塊在發(fā)送狀態(tài)消耗能量最多，在睡眠狀態(tài)消耗能量最少，接收狀態(tài)和偵聽狀態(tài)下的能量消耗稍小于發(fā)送狀態(tài)。,48,傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議無線信道使用策略,為減少能量消耗，采用“偵聽/睡眠”交替策略，有數(shù)據(jù)收發(fā)時，開啟通信模塊進行發(fā)送或偵聽；沒有數(shù)據(jù)需要收發(fā)，控制通信模塊進入睡眠狀態(tài)，減少空閑

34、偵聽造成的能量消耗。為使結(jié)點睡眠時不錯過發(fā)送給它的數(shù)據(jù)，或減少結(jié)點的過度偵聽，結(jié)點間需協(xié)調(diào)它們的偵聽和睡眠周期。采用基于競爭的MAC協(xié)議，要考慮發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞的可能，根據(jù)信道使用信息調(diào)整發(fā)送時機。MAC協(xié)議應簡單高效，避免協(xié)議本身開銷大、消耗過多能量。,49,(1) 采用分布式控制還是集中控制；(2) 使用單一共享信道還是多個信道；(3) 采用固定分配信道方式還是隨機訪問信道方式。,傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議可以按照下列條件進行

35、分類：,50,本書根據(jù)上述的第三種分類方法，將傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議分為以下三種： (1) 時分復用無競爭接入方式。 無線信道時分復用(TDMA)方式給每個傳感器節(jié)點分配固定的無線信道使用時段，避免節(jié)點之間相互干擾。,51,(2) 隨機競爭接入方式。如果采用無線信道的隨機競爭接入方式，節(jié)點在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時隨機使用無線信道，盡量減少節(jié)點間的干擾。 典型的方法是采用載波偵聽多路訪問(CSMA)的MAC協(xié)議。,52,

36、(3) 競爭與固定分配相結(jié)合的接入方式。通過混合采用頻分復用或者碼分復用等方式，實現(xiàn)節(jié)點間無沖突的無線信道分配。,53,基于競爭的隨機訪問MAC協(xié)議采用按需使用信道的方式，它的基本思想是當節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過競爭方式使用無線信道； 如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。,54,典型的基于競爭的隨機訪問MAC協(xié)議是載波偵聽多路訪問(CSMA)接入方式。 在無線局域網(wǎng)IEEE

37、802.11 MAC協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式中，就采用了帶沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)協(xié)議，它是基于競爭的無線網(wǎng)絡MAC協(xié)議的典型代表。,55,CSMA/CA機制： 在信號傳輸之前，發(fā)射機先偵聽介質(zhì)中是否有同信道載波，若不存在，意味著信道空閑，將直接進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)； 若存在載波，則在隨機退避一段時間后重新檢測信道。這種介質(zhì)訪問控制層的方案簡化了實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡應用的過程。,56,A transmits d

38、ata frame,(a),C senses medium, station A is hidden from C,Data Frame,,隱匿終端B能收到A和C的信號，但C因距A遠，收不到A的信號，對C而言，A是”隱匿的終端”， 偵聽不到A的信號,New MAC: CSMA with Collision Avoidance CSMA/CA,A 和 C 發(fā)送的信號將在B處沖突，但C收不到A的信號，因而不能檢測出沖突,57

39、,CSMA /CA載波偵聽/沖突避免 如何解決“隱匿終端問題,58,,在IEEE 802.11 MAC協(xié)議基礎上，設計出適用于傳感器網(wǎng)絡的多種MAC協(xié)議。,59,3.2.2 IEEE 802.11 MAC協(xié)議,IEEE 802.11 MAC協(xié)議分為分布式協(xié)調(diào)功能(Distributed Coordination Function, DCF)和點協(xié)調(diào)功能(Point Coordination Function，PCF)兩種訪問

40、控制方式，其中DCF方式是IEEE 802.11協(xié)議的基本訪問控制方式。,60,,由于無線信道中難以檢測到信號的碰撞，只能采用隨機退避的方式來減少數(shù)據(jù)碰撞的概率;在DCF工作方式下，結(jié)點偵聽到無線信道忙之后，采用CSMA／CA機制和隨機退避時間，實現(xiàn)無線信道的共享;定向通信采用立即的主動確認(ACK幀)機制，如果沒有收到ACK幀，發(fā)送方會重傳數(shù)據(jù)。,61,在DCF工作方式下，載波偵聽機制通過物理載波偵聽和虛擬載波偵聽來確定無線信

41、道的狀態(tài)。物理載波偵聽由物理層提供，虛擬載波偵聽由MAC層提供。,,62,IEEE 802.11 MAC協(xié)議規(guī)定了三種基本幀間間隔(InterFrame Space，IFS)，用來提供訪問無線信道的優(yōu)先級： （1）SIFS (short IFS)：最短幀間間隔。 （2）PIFS (PCF IFS)：PCF方式下節(jié)點使用的幀間間隔。 （3）DIFS (DCF IFS)：DCF方式下節(jié)點使用的幀間問隔。,63,根據(jù)CS

42、MA/CA協(xié)議，當節(jié)點要傳輸一個分組時，它首先偵聽信道狀態(tài)。如果信道空閑，而且經(jīng)過一個幀間間隔時間DIFS后，信道仍然空閑，則站點立即開始發(fā)送信息。如果信道忙，則站點始終偵聽信道，直到信道的空閑時間超過DIFS。當信道最終空閑下來的時候，節(jié)點進一步使用二進制退避算法，進入退避狀態(tài)來避免發(fā)生碰撞。,,64,隨機退避時間按下面公式進行計算： 退避時間=Random()×aSlottime

43、 其中，Random()是在競爭窗口[0，CW]內(nèi)均勻分布的偽隨機整數(shù)；CW是整數(shù)隨機數(shù)，它的數(shù)值位于標準規(guī)定的aCWmin和aCWmax之間；aSlottime是一個時槽時間，包括發(fā)射啟動時間、介質(zhì)傳播時延、檢測信道的響應時間等。,65,網(wǎng)絡節(jié)點在進入退避狀態(tài)時，啟動一個退避計時器，當計時達到退避時間后結(jié)束退避狀態(tài)。在退避狀態(tài)下，只有當檢測到信道空閑時才進行計時。如果信道忙，退避計時器中止計時，直到

44、檢測到信道空閑時間大于DIFS后才繼續(xù)計時。當多個節(jié)點推遲且進入隨機退避時，利用隨機函數(shù)選擇最小退避時間的節(jié)點作為競爭優(yōu)勝者。,,66,802.11 MAC協(xié)議通過立即主動確認機制和預留機制業(yè)提高性能。在主動確認機制中，當目標節(jié)點收到一個發(fā)送給它的有效數(shù)據(jù)幀(DATA)時，必須向源節(jié)點發(fā)送一個應答幀(ACK)，確認數(shù)據(jù)已被正確接收到。為了保證目標節(jié)點在發(fā)送ACK過程中不與其它節(jié)點發(fā)生沖突，目標節(jié)點使用SIFS幀間隔。主動確認機制只能用于

45、有明確目標地址的幀，不能用于組播和廣播報文傳輸。,,67,3.2.3 典型MAC協(xié)議：S-MAC協(xié)議,一種適用于無線傳感器網(wǎng)絡的比較典型的MAC協(xié)議，即S-MAC協(xié)議(Sensor MAC)。這種協(xié)議是在802.1l MAC協(xié)議的基礎上，針對傳感器網(wǎng)絡的節(jié)省能量需求而提出的。 S-MAC協(xié)議適用條件：傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸量不大，網(wǎng)絡內(nèi)部能夠進行數(shù)據(jù)的處理和融合以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡能容忍一定程度的通信延遲。它的設計目標是提供

46、良好的擴展性，減少節(jié)點能耗。,68,通常無線傳感器網(wǎng)絡的無效能耗主要來源于如下四種原因： ① 空閑監(jiān)聽 ② 數(shù)據(jù)沖突 ③ 串擾 ④ 控制開銷,69,① 空閑監(jiān)聽,如果MAC協(xié)議采用競爭方式使用共享的無線信道，結(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，可能引起多個結(jié)點間發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞，這就需要重傳發(fā)送。結(jié)點不知道它的鄰居結(jié)點在何時會向自己發(fā)送數(shù)據(jù)，因而通信模塊始終處于接收狀態(tài)，從而消耗無用的能量。,70,

47、② 數(shù)據(jù)沖突,鄰居結(jié)點同時向同一結(jié)點發(fā)送多個數(shù)據(jù)幀，信號相互干擾，導致接收方無法準確接收，重發(fā)數(shù)據(jù)行為造成了能量浪費。,71,③ 串擾,網(wǎng)絡結(jié)點會接收和處理無關(guān)的數(shù)據(jù)，這種串音現(xiàn)象造成結(jié)點的無線接收模塊和處理器模塊消耗較多的能量。,72,④ 控制開銷,控制報文不傳送有效數(shù)據(jù)，消耗了結(jié)點能量。如果控制消息過多，將消耗較多的網(wǎng)絡能量。,73,S-MAC機制,針對碰撞重傳、串音、空閑偵聽和控制消息等可能造成較多能耗的因素S-MAC采用如下機制

48、：周期性偵聽／睡眠的低占空比工作方式，控制結(jié)點盡可能處于睡眠狀態(tài)來降低結(jié)點能量的消耗；鄰居結(jié)點通過協(xié)商的一致性睡眠調(diào)度機制形成虛擬簇，減少結(jié)點的空閑偵聽時間；通過流量自適應的偵聽機制，減少消息在網(wǎng)絡中的傳輸延遲；采用帶內(nèi)信令來減少重傳和避免偵聽不必要的數(shù)據(jù)；通過消息分割和突發(fā)傳遞機制來減少控制消息的開銷和消息的傳遞延遲。,74,（1）周期性偵聽和睡眠機制 S-MAC協(xié)議將時間分為幀，幀長度由應用程序決定。幀內(nèi)分監(jiān)聽

49、工作階段和睡眠階段。 監(jiān)聽/睡眠階段的持續(xù)時間根據(jù)應用情況進行調(diào)整。節(jié)點處于睡眠階段時，關(guān)閉無線電波，以節(jié)省能量。當然節(jié)點需要緩存這期間收到的數(shù)據(jù)，以便工作階段集中發(fā)送。,75,,為減少能量消耗，結(jié)點盡量處于低功耗的睡眠狀態(tài)；每個結(jié)點獨立地調(diào)度它的工作狀態(tài)，周期性地轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，在蘇醒后偵聽信道，判斷是否需要發(fā)送或接收數(shù)據(jù)；為了便于相互通信，相鄰結(jié)點之間應該盡量維持睡眠／偵聽調(diào)度周期的同步。,76,各結(jié)點用SYNC消息通

50、告自己的調(diào)度信息，同時維護一個調(diào)度表，保存所有相鄰結(jié)點的調(diào)度信息；結(jié)點啟動工作時，先偵聽一段固定長度時間，如在這段偵聽時間內(nèi)收到其他結(jié)點的調(diào)度信息，則將它的調(diào)度周期設置為與鄰居結(jié)點相同，并在等待一段隨機時間后廣播它的調(diào)度信息；結(jié)點收到多個鄰居結(jié)點的不同調(diào)度信息時，可選擇第一個收到的調(diào)度信息，并記錄收到的所有調(diào)度信息；結(jié)點在偵聽時間內(nèi)沒有收到其他結(jié)點的調(diào)度信息，則產(chǎn)生自己的調(diào)度周期并廣播。,77,結(jié)點產(chǎn)生和通告自己的調(diào)度后，如

51、果收到鄰居的不同調(diào)度，下面分兩種情況進行處理：如沒有收到過與自己調(diào)度相同的鄰居的通告，則采納鄰居的調(diào)度，丟棄自己生成的調(diào)度；如果結(jié)點已經(jīng)收到過與自己調(diào)度相同的其他鄰居的通告，則在調(diào)度表中記錄該調(diào)度信息，以便能夠與非同步的相鄰結(jié)點進行通信。,78,具有相同調(diào)度的節(jié)點形成一個所謂的虛擬簇，邊界節(jié)點記錄兩個或多個調(diào)度。如果傳感器網(wǎng)絡的部署范圍較廣，可能形成眾多不同的虛擬簇，使得S-MAC協(xié)議具有良好的可擴展性。 為了適應新加入

52、節(jié)點，每個節(jié)點要定期廣播自己的調(diào)度信息，使新節(jié)點可以與已經(jīng)存在的相鄰節(jié)點保持同步。如果節(jié)點同時收到兩種不同的調(diào)度，如圖所示的處于兩個不同調(diào)度區(qū)域重合部分的節(jié)點，那么這個節(jié)點可以選擇先收到的調(diào)度，并記錄另一個調(diào)度信息。,79,（2）流量自適應偵聽機制 傳感器網(wǎng)絡通常采用多跳通信進行組網(wǎng)，而結(jié)點的周期性睡眠會導致通信延遲的累加。 S-MAC協(xié)議采用了流量自適應的偵聽機制，減少通信延遲的累加效應。,80,流量自適應偵聽機制

53、基本思想在一次通信過程中，通信節(jié)點的鄰居在通信結(jié)束后不立即進入睡眠狀態(tài)，而是保持偵聽一段時間。如果節(jié)點在這段時間內(nèi)接收到RTS分組，則可以立刻接收數(shù)據(jù)，無須等到下一次調(diào)度偵聽周期，從而減少了數(shù)據(jù)分組的傳輸延遲。如果在這段時間內(nèi)沒有接收到RTS分組，則轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)直到下一次調(diào)度偵聽周期。,81,（3）沖突和串音避免機制 為減少沖突和避免串音，S-MAC協(xié)議采用與802.11 MAC協(xié)議類似的虛擬和物理載波監(jiān)聽機制，以及

54、RTS/CTS握手交互機制。兩者的區(qū)別在于當鄰居節(jié)點處于通信過程時，執(zhí)行S-MAC協(xié)議的節(jié)點進入睡眠狀態(tài)。 每個結(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時，都要先進行載波偵聽。只有虛擬或物理載波偵聽表示無線信道空閑時，才可以競爭通信過程。,82,（4）消息傳遞機制 S-MAC協(xié)議采用了消息傳遞機制，可以很好地支持長消息的發(fā)送。由于無線信道的傳輸差錯與消息長度成正比，短消息傳輸成功的概率要大于長消息。 消息傳遞機制根據(jù)這一原理，將長消

55、息分為若干個短消息，采用一次RTS/CTS交互的握手機制預約這個長消息發(fā)送的時間，集中連續(xù)發(fā)送全部短消息。這樣既可以減少控制報文的開銷，又可以提高消息發(fā)送的成功率。,83,S-MAC與IEEE 802.11 MAC協(xié)議的差異,S-MAC協(xié)議的RTS／CTS控制消息和數(shù)據(jù)消息攜帶的時間是整個長消息傳輸?shù)氖Ｓ鄷r間;其他結(jié)點只要接收到一個消息，就能夠知道整個長消息的剩余時間，然后進入睡眠狀態(tài)直至長消息發(fā)送完成。,84,S-MAC與IEEE

56、 802.11 MAC協(xié)議的差異,IEEE 802.11 MAC協(xié)議考慮了網(wǎng)絡的公平性，RTS／CTS只預約下一個發(fā)送短消息的時間;其他結(jié)點在每個短消息發(fā)送完成后都不必醒來進入偵聽狀態(tài);只要發(fā)送方?jīng)]有收到某個短消息的應答，連接就會斷開，其他結(jié)點就可以開始競爭信道的使用權(quán)。,85,3.3 路由協(xié)議,3.3.1 路由協(xié)議概述,路由選擇是指選擇互連網(wǎng)絡從源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸信息的行為，并且信息至少通過一個中間節(jié)點。 路由協(xié)議

57、負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點，它包括兩個功能： ①尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(yōu)化路徑； ②將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。,86,與傳統(tǒng)網(wǎng)絡的路由協(xié)議相比，無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議具有以下特點：,（1）能量優(yōu)先（2）基于局部拓撲信息（3）以數(shù)據(jù)為中心（4）應用相關(guān),87,（1）能量優(yōu)先,由于傳感器節(jié)點的能量非常有限，無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議設計的一個重要目標便是延長整個網(wǎng)絡的生存時間，因此必須考慮節(jié)點的

58、能量消耗和網(wǎng)絡能量均衡使用的問題。,88,（2）基于局部拓撲信息,為了盡量節(jié)省通信能量，無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議通常采用多跳的通信模式，而網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)目通常較多，節(jié)點資源有限，使得節(jié)點無法存儲大量的路由信息。無線傳感器網(wǎng)絡的一個基本問題就是，如何在節(jié)點只能獲取局部拓撲信息和能量有限的情況下，實現(xiàn)簡單高效的路由機制。,89,（3）以數(shù)據(jù)為中心,無線傳感器網(wǎng)絡關(guān)注的是監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的感知數(shù)據(jù)及其位置，而不是具體由哪個節(jié)點獲取的信息。傳感器

59、網(wǎng)絡通常包含多個傳感器節(jié)點到少數(shù)匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)流，按照對感知數(shù)據(jù)的需求、數(shù)據(jù)通信模式和流向等，以數(shù)據(jù)為中心形成消息的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。,90,（4）應用相關(guān),無線傳感器網(wǎng)絡是和應用相關(guān)的網(wǎng)絡，其應用環(huán)境千差萬別，數(shù)據(jù)通信模式不同，沒有一個路由機制能夠適合所有的應用；在設計路由協(xié)議時需要針對每一個具體應用的需求，設計出合適應用的特定路由。,91,在根據(jù)具體應用設計路由協(xié)議時，必須滿足如下要求：,（1）能量高效（2）可擴展性（3）穩(wěn)健性（

60、4）快速收斂性,92,1）能量高效,傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議設計最重要的優(yōu)化目標是能量高效性，路由過程中不僅要選擇能量消耗小的消息傳輸路徑，而且要針對整個網(wǎng)絡的情況選擇使整個網(wǎng)絡能量均衡消耗的路徑。傳感器節(jié)點能量有限，傳感器網(wǎng)絡的路由機制要能夠簡單而且高效地實現(xiàn)信息傳輸。,93,2）可靠性,傳感器網(wǎng)絡中，鏈路穩(wěn)定性難于保證，通信信道質(zhì)量較低，拓撲變化較頻繁，路由協(xié)議會遇到各種非正?；虿豢深A料的網(wǎng)絡環(huán)境，路由器節(jié)點一旦出現(xiàn)故障將可能會影響整

61、個網(wǎng)絡。好的路由協(xié)議應該具備較強可靠性，能夠通過各種網(wǎng)絡環(huán)境下的測試驗證。,94,3）快速收斂性,傳感器節(jié)點能量和通信帶寬資源有限，網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化等這些不確定因素要求路由機制能夠快速收斂；適應網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化，減少通信協(xié)議開銷，提高消息傳輸?shù)男省?95,4）數(shù)據(jù)處理技術(shù),為了減少數(shù)據(jù)通信量，轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點在傳輸數(shù)據(jù)過程中經(jīng)常將不同的入口報文融合成數(shù)目更少的出口報文轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳，這就是數(shù)據(jù)融合的基本涵義。采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)意味

62、著路由協(xié)議需要做出相應的調(diào)整。,96,5）魯棒性,能量限制、環(huán)境干擾和人為破壞等因素造成傳感器節(jié)點的損壞，周圍環(huán)境造成無線鏈路信號干擾以及無線鏈路本身的缺點等這些無線傳感器網(wǎng)絡的不可靠特性要求傳感器網(wǎng)絡路由機制需要具備一定的容錯能力。,97,6）優(yōu)化能力,網(wǎng)絡資源狀況隨時會發(fā)生變化，傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議需要具備能夠依據(jù)當前網(wǎng)絡資源狀況選擇最合適路徑的能力。,98,我們從各種應用的角度出發(fā)，將路由協(xié)議分為四類：,（1）能量感知路由協(xié)議,高效

63、利用網(wǎng)絡能量是傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的一個顯著特征。為了強調(diào)高效利用能量的重要性，這里將它們劃分為能量感知路由協(xié)議。能量感知的路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯某霭l(fā)，討論最少能量消耗和最長網(wǎng)絡生存期等問題。,路由協(xié)議分類,99,（2）基于查詢的路由協(xié)議,在環(huán)境檢測、戰(zhàn)場評估等應用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)。在匯聚節(jié)點（查詢節(jié)點）發(fā)出任務查詢命令，傳感器網(wǎng)絡的終端探測節(jié)點向監(jiān)控中心報告采集的數(shù)據(jù)。 這類應用中，通信流量主要是查詢節(jié)

64、點和傳感器探測節(jié)點間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，傳感器探測節(jié)點的采集信息通常要進行數(shù)據(jù)融合，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)與路由協(xié)議的設計相結(jié)合。,100,（3）地理位置路由協(xié)議,在目標跟蹤的應用問題中，需要喚醒距離被跟蹤目標最近的傳感器節(jié)點，以便得到關(guān)于目標的更精確位置等相關(guān)信息。 這類與坐標位置有關(guān)的應用問題中，需要知道目的節(jié)點的精確或者大致地理位置。把節(jié)點的位置信息作為路由選擇的依據(jù)，不僅能夠完成節(jié)點的路由選擇功能，還可

65、以降低系統(tǒng)專門維護路由協(xié)議的能耗。,101,（4）可靠的路由協(xié)議,傳感器網(wǎng)絡的某些應用對通信的服務質(zhì)量有較高要求，可能在可靠性和實時性等方面有特別要求。 采用視頻傳感器進行戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測時，希望傳輸?shù)囊曨l圖像能夠盡可能的流暢些。 傳感器網(wǎng)絡的無線鏈路穩(wěn)定性一般難以保證，通信信道質(zhì)量比較低，網(wǎng)絡拓撲變化頻繁，要考慮可靠的路由協(xié)議設計技術(shù)來滿足這些的服務質(zhì)量指標。,102,3.3.2 典型路由協(xié)議：定向擴散路由,定向擴散（Di

66、rected Diffusion，DD）路由協(xié)議是一種基于查詢的路由機制。 擴散節(jié)點通過興趣信息發(fā)出查詢?nèi)蝿?，采用洪泛方式傳播興趣信息到整個區(qū)域或部分區(qū)域內(nèi)的所有傳感器節(jié)點。興趣信息用來表示查詢的任務，表達了網(wǎng)絡用戶對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)感興趣的具體內(nèi)容，例如監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和光照等數(shù)據(jù)。 在興趣信息的傳播過程中，協(xié)議將逐跳地在每個傳感器節(jié)點上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸梯度，傳感器探測節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方

67、向傳送給匯聚節(jié)點。,103,定向擴散路由機制可以分為周期性的興趣擴散、梯度建立和路徑加強三個階段:,,（a）路徑建立 （b）數(shù)據(jù)傳播 （c）路徑增強,104,（1）興趣擴散階段,興趣擴散階段，匯聚節(jié)點周期性地向鄰居節(jié)點廣播興趣消息。興趣消息中含有任務類型、目標區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時間戳等參數(shù)。 各節(jié)點在本地保存一個興趣列表，對每個興趣內(nèi)容，列表

68、中都有一個表項記錄發(fā)來該興趣消息的鄰居節(jié)點、數(shù)據(jù)發(fā)送速率和時間戳等任務相關(guān)信息，以建立該節(jié)點向匯聚節(jié)點傳遞數(shù)據(jù)的梯度關(guān)系。每個興趣可能對應多個鄰居節(jié)點，每個鄰居節(jié)點對應一個梯度信息。,105,（2）數(shù)據(jù)傳播階段,當傳感器探測節(jié)點采集到與興趣匹配的數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)發(fā)送到梯度上的鄰居節(jié)點，并按照梯度上的數(shù)據(jù)傳輸速率，設定傳感器模塊采集數(shù)據(jù)的速率。 由于可能從多個鄰居節(jié)點收到興趣消息，節(jié)點向多個鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點可能收到經(jīng)過多個路