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无线传感器之平面路由与层次路由

已有 5891 次阅读 2015-4-18 16:50 |系统分类:教学心得|关键词:学者

   最近备课《物联网概论》第四章,无线传感网,由于之前没有这方面的工程实践经验和学习经历,备课备得很被动,其中,平面路由协议和分簇路由协议这两个概念,我看了很久,一直也没有理解上非常大的突破,今天研读了美国学者Lan F.Akyildiz对这两个概念的论述,终于有点开窍的感觉了。

   平面路由协议(如泛洪协议(floodding)和闲聊协议(Gossiping)),这类协议的每个节点没有层次关系,看上去好像节点间是相互平等的,但是事实上,平面路由协议应该用“伴君如伴虎”来形容普通节点与汇聚节点之间的关系,越是离汇聚节点的节点,数据量会越大,表面上看,节点和节点之间没有层次所属关系,看似每个节点的地位是对等的,但是越是接近汇聚节点的节点,其数据负载就越重,这样会导致什么情况出现呢?越是接近“君王”(即汇聚节点)的公务员(普通节点)就越忙,忙着忙着,就累死了,这就是平面路由不合理的地方。

    为了打破平面路由这种节点负载不均衡的现象,学者们又提出了“分层路由协议”(如LEACH协议和PEGASIS协议),这里详细介绍一下LEACH(低功耗自适应分簇)协议,分层将节点分成了“簇”,每个簇有个带头大哥,叫“簇头”,每个簇的其他成员节点会将数据融合到带头大哥那里,然后让带头大哥跟汇聚节点接洽,而且这些带头大哥是随机选举得到的,形成簇头后再广播给各个其他节点,每个节点根据收到簇头广播信号强弱来选择自己属于哪个簇,这样就完成了建簇过程,建簇完成后,到这个周期结束前的这段时间是相对稳定的,所谓稳定就是这段时间的簇分布和簇头都是不变的,这个阶段成为稳态阶段。经过一个任期(周期),要换届,重新选取带头大哥,而且在上一轮中当带头大哥的在本轮选举中不得继续参加选举,选完带头大哥后,重新广播,重新形成新的簇,这样就使得与“君王”(汇聚节点)接洽的“带头大哥”随时在变,这样每个节点都有机会成为带头大哥,从而实现了节点功耗的均衡。

    综上所述,层次路由相对平面路由是一个质的提升,并且通过分析发现,层次路由分成:一个周期内选举簇头并广播阶段,建簇阶段,稳定阶段,一个周期后重新来过。

参考文献:Lan F.Akyildiz编,徐平平等译.无线传感器网络[M].北京:电子工业出版社,2013,123-133.




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