一種能量感知型無線傳感器網(wǎng)絡跨層式通信協(xié)議
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前向鄰居(Forward Vicinage)：數(shù)據(jù)傳輸過程中可以成為節(jié)點A下一跳節(jié)點的鄰居。節(jié)點A的所有前向鄰居構成它的前向鄰居集；記為FVSA。
后向鄰居(Backward Vicinage)：如果節(jié)點A是節(jié)點B的前向鄰居，那么節(jié)點B就稱為節(jié)點A的后向鄰居。節(jié)點A的所有后向鄰居構成它的后向鄰居集，記為BVSA。
目的節(jié)點(Termini Node)：不需其他節(jié)點路由，可直接將數(shù)據(jù)包發(fā)送給Sink的節(jié)點。
熱度：節(jié)點建立通信鏈路的頻繁程度。
2．2 信道接入
無線信道訪問機制采用IEEE802．11 CSMA／CA機制。需要使用信道的節(jié)點首先偵聽信道是否空閑，如果信道空閑且經(jīng)過一個DIFS時序間隔后仍為空閑狀態(tài)，那么發(fā)送節(jié)點直接開始發(fā)送分組數(shù)據(jù)；否則發(fā)送節(jié)點一直偵聽信道直至信道最終空閑下來并且超過DIFS時序間隔，此時發(fā)送節(jié)點將啟動退避機制。圖1描述了CSMA／CA機制的基本訪問方式。本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/158051.htm
2．3 鏈路選擇
當系統(tǒng)布設完畢進入穩(wěn)定狀態(tài)后，Sink節(jié)點開始廣播HELL0消息，其格式如圖2所示。
該數(shù)據(jù)包共16個字節(jié)，其各字段含義如下：
NOP：用來標識采用何種協(xié)議，包括協(xié)議的名稱代碼、版本號等信息；
TID：HELLo消息的來源，因為系統(tǒng)中往往不止一個節(jié)點可直接向Sink發(fā)送數(shù)據(jù)；
NOT：該數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)，Sink節(jié)點廣播此消息時該字段為O，每轉(zhuǎn)發(fā)一次，該字段值加1，終節(jié)點發(fā)送時此字段值為1；
TRID：發(fā)出該數(shù)據(jù)包的節(jié)點ID；
EREM：發(fā)出該數(shù)據(jù)包的節(jié)點的當前剩余能量；
HELL0：消息內(nèi)容；
HOT：發(fā)送該消息的節(jié)點“熱度”；
0NM：用來標記每次建立路由，在一次建立路由過程中，消息編碼固定，Sink節(jié)點移動位置或其他情況下需要重建路由時，修改該字段；
SP：用來填補該數(shù)據(jù)包的空余，該字段值為O。
當某個節(jié)點收到此消息后，完成下面動作：
(1)檢測數(shù)據(jù)幀，檢測步驟如下：
①查看數(shù)據(jù)包的消息代碼字段，檢查與上次接收到的協(xié)議編號是否相同(首次接收到判為不同)；若相同轉(zhuǎn)步驟③；否則轉(zhuǎn)步驟②；
②清除鄰居列表信息，重新建表；
③查看HELLO消息數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點ID字段，若該節(jié)點已包括在后向鄰居列表中，則丟棄該包；
④將轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點ID添加到前向鄰居列表。
(2)發(fā)送一個名為“COUNTERSIGN”的確認消息數(shù)據(jù)包，消息格式如圖3所示：
該數(shù)據(jù)包共有16個字節(jié)，各字段含義如下：
NOP：與HELLO消息的相應字段相同；
TRID：產(chǎn)生并發(fā)送該消息的節(jié)點ID；
COUNTERSIGN：消息內(nèi)容；
REIDL：該字段包含了需接收該消息的全部節(jié)點ID；
SP：與HELL0消息的相應字段相同。
(3)轉(zhuǎn)發(fā)HELLO消息，其過程為：
①修改轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)字段，給其值加1；
②將轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點ID、“熱度”、剩余能量替換為自己的相應值；
③發(fā)送HELLO消息。
(4)接收確認消息，修改其后向鄰居表。
2．4 建立通信鏈路
當某個節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，它在自己的前向鄰居中選擇一個節(jié)點作為接收點，其選擇步驟如下：
(1)根據(jù)前向鄰居表內(nèi)各個鄰居的“熱度”，避開比較熱的節(jié)點；
(2)啟用功率管理算法計算最佳傳輸距離范圍；
(3)在最佳傳輸距離范圍內(nèi)選擇剩余能量最大的節(jié)點作為它的下一跳。
2．5 數(shù)據(jù)傳輸
傳感器節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包格式如圖4所示，數(shù)據(jù)包中各字段含義如下：
NOP：與HELL0消息相同；
REID：接收該數(shù)據(jù)包的節(jié)點ID；
NOT：表示該數(shù)據(jù)包被發(fā)送的次數(shù)；源節(jié)點發(fā)送時該字段值為1；
TRID：發(fā)送該數(shù)據(jù)包的節(jié)點ID；
DATE：數(shù)據(jù)包的內(nèi)容；
SP：補充數(shù)據(jù)包的空余，該字段值為0。
圖4數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過程如下：
(1)當某個節(jié)點接收到該數(shù)據(jù)包時，檢測接收節(jié)點ID是否與自己ID一致，若不一致丟棄該包，再檢測發(fā)送節(jié)點ID是否在自己的后向鄰居列表中，若發(fā)送節(jié)點ID不在自己后向鄰居列表中，則丟棄該包。否則接收該包并緩存。
(2)數(shù)據(jù)包被緩存后，該節(jié)點將該數(shù)據(jù)包的接收節(jié)點ID字段替換為它的下一跳ID，將發(fā)送節(jié)點ID字段修改為自己的ID，然后將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。
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