1.2 路由協(xié)議

　　路由協(xié)議負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點，它主要包括兩個方面的功能：尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(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)點能量有限且一般沒有能量補充，因此路由協(xié)議需要高效利用能量，同時，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目往往很大。節(jié)點只能獲取局部拓撲結(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)具有很強的應用相關(guān)性，不同應用中的路由協(xié)議可能相差很大，沒有一個通用的路由協(xié)議。此外，傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由機制還經(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)研究的重點放在無線通訊的服務(wù)質(zhì)量（Qos）上，而無線傳感器節(jié)點是隨機分布，電池供電，因此目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究重點是放在如何提高能量效率上，當前流行的幾個無線傳感器網(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，它的計算能力和通信能力十分有限，所以除了要設(shè)計能量高效的MAC協(xié)議、路由協(xié)議以及應用層協(xié)議之外，還要設(shè)計優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)拓撲控制機制。對于自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)控制對網(wǎng)絡(luò)性能影響很大。良好的拓撲結(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、時間同步和目標定位等很多方面提供基礎(chǔ)，有利于延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。所以，拓撲控制是傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個基本問題。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制主要研究的問題是：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)點選擇，剔除節(jié)點之間不必要的通信鏈路，形成一個數(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)中的拓撲控制按照研究方向可以分為兩類：節(jié)點功率控制和層次型拓撲結(jié)構(gòu)組織。功率控制機制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的發(fā)射功率，在滿足網(wǎng)絡(luò)連通度的前提下，均衡節(jié)點的單跳可達鄰居數(shù)目。層次型拓撲結(jié)構(gòu)控制利用分簇機制，讓一些節(jié)點作為簇頭節(jié)點，由簇頭節(jié)點形成一個處理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干網(wǎng)，其他非骨干網(wǎng)節(jié)點可以暫時關(guān)閉通信模塊，進入休眠狀態(tài)以節(jié)省能量。現(xiàn)在的拓撲控制研究的發(fā)展趨勢是以實際應用為背景，多種機制結(jié)合使用，強調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓撲控制的自適應性和魯棒性，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)省能量來延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。考慮到不同的應用背景各有特點和網(wǎng)絡(luò)生存時間，一般都會綜合使用拓撲控制。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計方案

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