无线传感网络跨层优化

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1、无线传感网络跨层优化设计摘要:论文以无线传感器网络层次体系为基础，分析归纳出了无线传感网络的两种跨层优化策略：信息跨层和功能跨层。前者主要是通过信令控制或建立第三方实体，使网络相应功能层能够快速获取网络状态信息，以之为基础实现对网络状态的灵活响应；而后者则是对两个或多个传统功能层进行融合，形成重新整合的功能层，以之为基础减少网络传输中节点资源的消耗。在一定程度上，这两种跨层设计使整个网络性能得到了优化。关键词：无线传感器网络，体系结构，跨层优化，信息跨层，功能跨层TheCross-layerOptimationResearchonWirelessSensorNet

2、worksZhouXianjun,JiaHuixiao,YanZhizhi,XiufangZhangSchoolofElectrical&ElectronicEngineering,HubeiUniversityofTechnology,Wuhan430068xianjun_zhou@sina.comAbstract-Basedonlayeredsystemanalysis,cross-layeroptimizationofWSNisconcludedastwostrategies:informationbasedcross-layerandfunctionbas

3、edcross-layer.Theformerismainlycontrolledbysignalingortheestablishmentofathirdentity,sothatthecorrespondingfunctionlayerofthenetworkisabletoaccessnetworkstatusinformationquicklyandrealizetheflexibleresponsetothenetworkstate.Thelatteristhefusionoftwoormoretraditionalfunctionlayers,whic

4、hgenerateanewintegratedfunctionlayertoreducetheconsumptionofresourcesofnetworknodesintheprocessoftransmittinginformation.Tosomeextent,thewholenetworkhasbeenoptimizedbythesetwostrategies.Keywords:wirelesssensornetworks(WSN),architecture,cross-layeroptimization，informationbasedcross-lay

5、er,functionbasedcross-layer1前言无线传感器网络是当前国际上备受关注的新兴前沿研究热点领域，其通过各类集成化的微型传感器节点协作感知和采集各种环境或监测对象的信息，构成自组织无线网络以多跳中继方式将信息传送到终端用户，从而实现“无处不在的计算”。可以预计，无线传感器网络，将对人们的社会生活和产业变革带来深刻的影响[1－3]。在无线传感器网络中,各个无线节点（传感器）随机分布于某一区域,传感器负责收集区域内的声音、电磁或地震信号等多种信息,将它们发送到网关节点。与AdHoc网络相比，无线传感器网络具有以下特色：1、节点数量众多；2、节点能量

6、有限且不可替换；3、外界环境的变化，尤其是恶劣的自然环境，节点失效和因节能休眠带来拓扑动态变化；4、无线传感器网络基于以数据为中心的路由，通信方式属于广播通信。就目前的技术水平而言，无线传感器网正常运行并大量投入使用还面临如下问题：1、网内通信问题。无线传感器网络内正常通信联系中，信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响；2、成本问题。一个无线传感器网络使用数量庞大的微型传感器；3、系统能量供应。目前主要的解决方案有：使用高能电池、降低传感功率；4高效的无线传感器网络结构。无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技术，具有多种形态和方式，合理的无线传

7、感器网络可以最大限度的利用资源，还包括网络安全协议问题和大规模传感器网络中的节点移动性管理等诸多问题有待解决。2无线传感器网络体系结构无线传感器网络体系结构是网络的协议分层以及各网络协议的集合，而分层的网络通信协议由物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层组成[4]，这种设计使系统具有很强的灵活性和扩展性，无线传感器网络体系结构的各功能层如下：2.1物理层物理层描述了无线传感器节点的物理性能，感知单元的性能包括测量精度、感知范围、感知功能；计算单元的性能包括节点定位能力、时钟同步能力、处理速度以及计算能力；通信单元的性能包括信道速率、信道编码和射频功率。除了这些

8、物理层还负