内容是对老师ppt总结

前言

无线传感器网络结构：

• 传感器节点

• 汇聚节点

• 管理节点

传感器节点结构

• 传感器模块

• 处理器模块

• 无线通信模块

• 能量供应模块(最重要设计指标)

二、无线传感器网络协议栈

• 定位

• 拓扑

• 时间同步

• 能量安全移动

• 网络管理

三、MAC协议

• 节省能量（应对有限的能量供应）

• 可扩展性（应对动态拓扑结构）

• 网络效率（公平性，实时性、吞吐率等）

• 采用竞争方式共享信道，发送数据产生碰撞，多次重传消耗能量

• 节点接收并处理不必要的数据

• 过度的空闲侦听或者没必要的空闲侦听造成节点能量的浪费（节点在不需要发送数据时一直保持对无线信道的空闲侦听，以便接收可能传输给自己的数据）

• 控制节点之间的信道分配时，如果控制消息过多，也会消耗较多的网络能量

四、路由协议

• 能量优先

• 基于局部拓扑信息

• 以数据为中心

• 应用相关

• 能量高效：能量消耗小且均衡

• 可扩展性：适应动态拓扑结构

• 鲁棒性：具有容错能力

• 快速收敛性：减少通信协议开销，提高传输效率

1. 定向扩散协议采用“查询-响应”操作模式，某个结点（sink）广播一个查询信息（interest），查询信息经扩散到达满足查询要求的结点（sources）。

2. 在interest传播的过程中建立gradient（梯度）

3. 一旦sources有可用的信息，便通过reinforced（加强）路径传递给sink结点

• 兴趣，是查询信息，就是匹配哪些节点可以传数据

• 梯度，考虑路径怎么用更高的速率传，哪些方向快点。

• 通过梯度来加强路径或者减弱路径

五、拓扑控制

1. 拓扑控制主要作用在MAC层和路由层之间

2. 减少通信干扰从而提高MAC协议效率

3. 为路由层提供足够的路由更新

4. 路由表又反作用于拓扑控制，MAC层也可以为拓扑算法提供领居发现等消息。

5. 拓扑控制同时为网络时间同步、数据融合及目标定位等关键技术提供支撑

• 影响整个网络的生存时间

• 利用功率控制技术减小节点间干扰，提高通信效率

• 通过确定转发节点和邻居关系为路由协议提供基础

• 通过数据融合节点的选择影响数据融合

• 弥补节点失效的影响

• 建立阶段，通过簇头选举产生簇头，轮流选举，每个节点选择一个随机数k，如果k＜T(n)就当选簇头。节点当选过簇头T(n)设为0就不会再当选，随着当选过的增加，对未当选过的来说T(n)增大，当选簇头概率增大。 簇头选举后给全部节点发布通知，选择离自己近的形成簇头。

• 稳定数据通信阶段：进行数据通信，结点将数据发送给簇头，簇头进行数据融合后发送给会聚结点。

六、其他技术

定位

• 自组织性：节点随机分布，不能依靠全局的基础设施协助定位

• 健壮性：可靠性差，测量距离时会产生误差，算法必须具有较好的容错性。

• 能量高效：减少算法中计算的复杂性，减少节点间的通信开销，尽量延长网络的生存周期

• 分布式计算：每个节点计算自身位置

• 基于距离的定位（基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位、基于RSSI的定位）

• 距离无关的定位（质心算法、DV Hop算法、Amorphous算法、APIT算法）

• 第1阶段：网络中的各信标节点通过典型的距离矢量交换协议向邻居节点广播自身位置信息分组，使得网络中的所有节点获得距信标节点的最小跳数信息。

• 第2阶段：每个信标节点利用其它信标节点的位置信息和相隔最小跳数来计算平均每跳距离， 并将其作为一个校正值广播至网络。当接收到校正值后，节点根据跳数计算与信标节点之间 的距离。

• 第3阶段：当未知节点获得与3个或更多参考节点的距离时，根据三边测量法或极大似然估计 法来计算未知节点的位置。

时间同步

• RBS机制接收者-接收者的时钟同步(广播域内的两个节点分别采用本地时钟记录参考分组的到达时间，通过交换记录时间来实现它们之间的时钟同步。)

• TINY/MINI-SYNC是简单的轻量级的同步机制(两个节点之间的时间偏移也是线性的)

• TPSN采用层次结构实现整个网络节点的时间同步(每个节点能够与上一级的某个节点进行同步，从而实现所有节点都与根节点的时间同步)

数据库

数据融合

• 去除冗余信息，节省能量

• 数据进行综合，提高信息准确度

• 以牺牲网络延迟及鲁棒性为代价