分布式无线传感器网络通信协议研究

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1、2004年10月通信学报Vol.25No.10第25卷第10期JOURNALOFCHINAINSTITUTEOFCOMMUNICATIONSOctober2004分布式无线传感器网络通信协议研究11,21,21,21,2于海斌曾鹏王忠锋梁英尚志军1.中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳1100162.中国科学院研究生院北京100039摘要在归纳分布式无线传感器网络研究进展的基础上给出了综合分布式无线传感器网络技术各个方面的协议体系结构并在新的体系结构下系统地阐述了分布式无线传感器网络通信协议研究的进展介绍了典型的应用案例和国外相关计划的研究情况最后指明了这一

2、处于发展初期的研究领域的未来发展方向*关键词分布式传感器网络通信协议可扩展性环境适应性健壮性中图分类号TP393文献标识码A文章编号1000-436X(2004)10-0102-09Studyofcommunicationprotocolofdistributedsensornetwork11,21,21,21,2YUHai-binZENGPengWANGZhong-fengLIANGYingSHANGZhi-jun(1.ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciencesShenyang110016

3、,China;2.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)Abstract:Basedontheprogressofdistributedsensornetwork,anintegratedarchitectureofdistributedsensornetworkwasputforward.Thestatusofresearchanddevelopmentwaspresentedindetailedunderthearchitecture.Someapplicatio

4、nsandresearchprogramswerealsointroduced.Finally,thefutureresearchdirectionsofdistributedsensornetworkwerepointedout.Keywords:distributedsensornetworks;communicationprotocol;scalability;environmentaldaptability;robustness1引言随着通信技术嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟具有感知能力计算能力和通信能力的微型传感器开始在世界范围内

5、出现由这些微型传感器构成的分布式无线传感器网络DSNdistributedsensornetwork引起了人们的极大关注这种规模很大通常包含成千上万的节点且可以长期在无人值守状态下工作的传感器网络系统在军事环[1]境医疗家庭以及商务等领域具有广泛的应用前景目前美国政府和国外各科研机构投入巨资设立启动了许多关于DSN的研究计划比[2][3][4][5][6]较重要的有PicoRadioWINSSmartDustµAMPSSCADDS等收稿日期2003-07-21修订日期2004-08-03基金项目国家自然科学基金资助项目60374072万方数据第10期于海斌

6、等分布式无线传感器网络通信协议研究103本文根据传感器网络研究的进展提出DSN的体系结构并着重研究了新一代传感器网络通信面临的各种挑战性问题比较全面和系统地归纳总结了已有的研究成果对进一步深入研究提供必要的基础2DSN概念特征与挑战DSN是由大量随机部署在作用区域内的微小传感器节点通过自组织方式构成的分布式智能网络系统节点间距很短一般采用多跳multi-hop对等peertopeer的无线通信方式DSN可以在独立的环境下运行也可以通过网关连接到Internet上使用户可以远程访问DSN与传统的无线自组织ad-hoc网络相比具有以下一些特征(1)超大的网络规

7、模DSN包含成千上万的节点数量上比Adhoc网络高几个数量级(2)节点的分布密度很高(3)节点的能量计算能力和存储能力严格受限(4)节点易损坏网络拓扑结构频繁变化(5)节点间多使用广播通信而非点对点通信(6)由于数量的原因节点没有统一的标识DSN的上述特点给通信协议的设计提出了以下一些新的挑战(1)资源受限resourceconstrain在DSN中每个节点只携带有限的不可更换的电源且计算存储能力很弱需要以节能为主要目标设计简单的协议算法(2)可扩展scalableDSN系统规模很大要求通信协议具有很强的可扩展性能够动态地适应节点规模的变化保证通信质量(3

8、)环境适应性adaptability与健壮性robustnessD