1、.页眉.页脚关于网络传感器的调查Lan F.Akyildiz,Weilian Su,Yogesh Sankarasubramaniam 和 Erdal Cayirci Grorgia 技术机构摘要如今，随着无线通信和电子技术的发展，使得廉价的网络传感器蒸蒸日上。网络传感器可以使用在宽阔的领域（比如，人体保健，军事，家庭日用） 。对于不同的应用领域，研究者们正在解决不同的问题。这篇文章介绍了当前网络传感器的研究前沿，解决方法是在它们相关的协议堆积成下讨论的。这篇文章还介绍了开放性研究的问题，并且试图激发这个领域新的兴趣和研究方向。介绍如今，随着无线通信和电子技术的发展，使得廉价的低功耗多功能的感
2、测节点快速发展，这些感测节点尺寸非常小并且能够在短距离里面链接交流。这些微型传感节点由感应、数据处理和通信模块组成，充分符合了感器网络的概念。感器网络象征着一个在传统传感器基础上的意义重大的突破。一个感器网络是由一大堆的传感节点组成的，这些传感节点密密麻麻地排列在内部或者内部的旁边。这样就可以随意地部署难以接触的片域和抗故障抢救操作。从另一方面来说，这同时意味着感器网络协议和算法必须拥有自我组织能力。感器网络的另外一个独特的特征是传感节点之间的相互协作。传感节点和嵌入的处理器相匹配。而不是传输原始数据给节点负责融合，它们用它们的处理能力在当局采取简单的计算和传输必须的和部分处理好的数据。以上所
3、描述的特性确保了网络传感器能够拥有广泛的应用。有一些应用包括医疗，军事和家庭。在军事方面，比如，快速发展的有自我组织和差错容限特性的网络传感器让它们在军事命令，控制，交流，计算，智能，监视，侦查和瞄准系统有宽广的前途。在医疗方面，传感节点能管理病人并且帮助残疾人。其他一些商业应用包括管理投资，产品质量检测，事故地区管理。这些网络传感器应用的实现需要无线和自组织网络技术。尽管有许多协议和算法已经被提出用来解决传统无限和自组织网络技术，它们还不能适合这个有独特特性和应用要求的网络传感器。为了阐述这个观点，下面列举了网络传感器和自组织网络的区别： 网络传感器的传感节点数目可以比自组织网络有多种更高的
4、排序。 传感节点是紧密地排列的。 传感节点容易失败。 网络传感器的拓扑结构频繁地变化 传感阶段主要利用广播通信范例，然而绝大多数的自组织网络是基于点对点的通信。 传感节点在功能、计算容量、内存方面有限。 传感节点可以没有国际 ID，因为有大量的耳机和大量的传感器许多研究者最近把经历放在发展策划实现这些要求。在这篇文章里我们展示了一个关于网络传感器算法和协议的调查，我们的目标是让大家更好的理解这个新出现的研究问题。我们还企图调查有关设计的约束和介绍几个攻击来实现这个设计。这篇文章剩下的部分你由以下构成的。我们讨论了网络传感器的通信结构和影响网络传感器设计的因素。我们提供了详细的分别关于当前在物理
5、方面、数据连接、网络、传输、应用层方面的调查研究。然后总结本文。网络传感器通信结构传感节点通常分散在监测区域上，如图 1 所示。每个传感节点都有收集数据并把数据传回.页眉.页脚底部的能力。数据是通过多跳架构的网络结构传回底部的，如图 1 所示。底部可能通过卫星或者网络来和任务管理器进行通信，网络传感器用图 1 的方法设计是引文它受到多方面因素的影响，包括容错率、可伸缩性、制造费用、操作环境、网络传感器技术、硬件约束、传输媒体和功耗。设计因素这篇文章里面写了很多研究者关于设计因素的演讲。然而，这些研究当中没有一个有完全考虑了所有驱动网络传感器和传感节点设计的因素。这些因素非常重要，因为它们是设计
6、网络传感器协议和算法的指导方针。此外，这些影响因素会用来比较不同的设计方案。容错能力：一些传感节点可能由于能量的缺乏而失效或者被阻塞，或者是由于器件损坏和环境干扰。这些失效的传感节点不能影响感器网络的总任务。这就是可靠性后者说是容错能力。容错能力是指在有其他干扰的情怀下，感器网络能不被影响而继续工作，因为它有传感节点可以选着多种路径工作1,2。可靠性 Rk(t) 或者错误容限是由在时间间隔内不失效的概率泊松分布的。其中 是传感节点 K 的错误率，t 是时间间隔。可伸缩性：在研究一个现象的时候，部署在上面的传感节点数量可能达到成百上千。根据应用的不同，其数量还可能达到极致的数百万个。新策划必须能
7、够在这么多数量的节点下工作。他们还必须利用高密度的网络传感器。在一个片区，传感节点的数量可能有几个到几百个，其直径可能小于10米。密度可以根据3计算其中 N 是在区域 A 部署的传感节点数量的时候，R 是传输范围比例。一般，（R）给出了 A 片区里面传输的节点数目。制造费用：既然网络传感器是由大量的传感节点组成的，所以每一个节点的费用决定了总的费用。如果建造网络传感器的费用比传统传感器的费用高的话，那么网络传感器就没有什么意义了。因此，每个传感节点的费用必须比较低。顶尖技术使得蓝牙传播系统低于10美金4。而且，每个皮节点的费用预计会低于1美金，为了使网络传感器的可行性。这样子廉价的10美元蓝牙
8、设备比一个传感节点贵了10倍。硬件限制：一个传感节点是由四个基本部件组成的，如图2所示：感应单元、处理单元、转换单元和动力单元。它们还包括额外的应用有关组件，比如本地查找系统、能量发生器和组织器。发送丹东通常包括两个子件：传感器和模数转换器。 （ADCS）.模拟信号由传感器基于所探测到的现象所产生，并由 ADC 转换为数字信号，然后传入处理单元。处理单元通常和一个小的存储单元联系起来，它管理处理器让传感节点聚集起来来传送被指定的传输任务。一个转换单元连接节点到网络。其中一个传感节点最重要的组成部分是能量单元。能量单元可能是由增压装置支撑，比如太阳能电池。还有其他子部件是依赖于应用程序的。.页眉
9、.页脚大多数的传感器网络路由技术和遥感任务工作需要高度精确的本地知识。因此,是很常见的,一个传感器节点有一个位置查找系统。可能移动装置有时候需要移动传感器节点当它需要执行分配的任务的时候。所有这些子单元可能需要如火柴盒大小的模块5。所需的大小甚至可能会小于一立方厘米6,这已经轻到可以漂浮在空气中。除了大小之外,还有一些其他的字符串为传感器节点提供约束。这些节点必须7功耗极低,操作在体积密度高、产量低成本、自主操作、对环境的适应性强。网络传感器技术：几百到几千的节点部署贯穿在传感领域。它们彼此部署在数十步之内。节点的密度可能有每立方米20个左右8，部署这样高密度的节点需要很精密的技术处理维持技术
10、。我们通过3个阶段来测试技术维护有关的问题： 预先部署和部署阶段：传感节点可以随意地安排进来，或者一个接着一个地放进传感领域。他们可以通过空投的方式来部署，通过炮弹来传递、火箭或者导弹，可以通过人类或者机器人一个接着一个安置。 部署后阶段：部署之后，技术的变化取决于传感节点位置的变化，是否可以接触到（取决于阻塞、噪声、移除障碍物等） 、可用能源、故障和详细任务。额外传感节点的重新部署：可以重新部署额外的传感器节点，随时更换发生故障的节点或者由于任务动态的变化。环境：传感节点高密度地部署在被侦查的环境附件或者里面。因此，他们通常在远程地理无人值守区域工作。它们可能工在大量机器之中，在深海之中，在
11、生物或者化学污染严重的地方，在敌军前沿战场中或者家中，高楼中。传输媒体：在一个多次反射的网络传感器中，传感节点被一个无线媒体所连接。这些连接可以由，无线收音机、红外线或者可选择性媒体所构成。为了使这些网络可以在全球范围内操作，所选择的传输媒体必须在全世界都可获得。当前许多的传感节点软件是基于 RF 电路设计的。AMPS 无线传感器节点在8中所示，它用了一个2.4GHz 的蓝牙收发器接着一个完整频率发生器。低功耗传感器设备在9在，使用了一个单一频道的 RF 收发器工作在916MHZ 的频率上。无线集成网络传感器（WINS）体系结构6也用了无线连接通信。其他可能的网络传感器节间通信模型是通过红外线
12、实现的。红外线通信是免授权的而且不受电子设备的干扰。基于红外线的接发器更便宜而且更容易建设。其他一项快速发展的是智能尘埃微粒7，它有自动感应、计算和通信系统，利用光学媒体来传输。红外线和可见光都要求发送者和接受者之间有视野。功耗：无线传感节点是一种微型电子设备，只能配备它极小的功率（小于0.5Ah，1.2V） 。在一些应用情景，能量的不急可能是不可能的。传感器节点生命周期因此取决于电池的生命周期。在一个多次反射的自组织网络传感器中，每个节点扮演着持续的数据组织者和数据路由器的角色。个别的多功能传感节.页眉.页脚点可以产生重要的拓扑结构变化，可能需要重路由的数据包和重组的网络，因此，能量的转换和
13、能量的管理占据着非常重要的地位。正是因为这些原因，研究者们最近才会把精力放在设计一种能功率监控的拓扑结构和算法。一个传感器节点的主要任务是在传感器区域中检测事件,执行快速本地数据 处理,然后传输数据。功耗因此消耗在这三大类: 传感、通信和数据处理。协议栈如图1中基站和传感器节点所使用的协议栈在图3中给出。这种协议栈结合了能量和自意识路由，把数据和网络协议结合起来，通过无线媒体来进行有效的沟通能力，并且提升了传感节点的协作能力。协议栈是由物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层、能量管理平面、行动管理平面和任务管理平面组成。物理层寻址需要简单但是强大的调制模型、传输和接受技术。既然环境那么嘈杂
14、，而且传感节点需要被移动，介质访问控制（MAC）协议必须有功率监控并且能和其他传输有最小化的冲突。网络层照顾了传输层的路由传输数据。传输层帮助维护数据的流动，如果网络传感器需要的话。根据传感任务，不同的应用软件在物理层被构造并使用。此外，能量、移动性、任务管理平面管理能量、移动性和任务分配器。这些帮助传感器节点协调传感任务和能耗的平衡。能量管理平面管理着一个节点如何利用它的能量。例如，传感节点从它的相邻节点接收到数据后会自动关掉自己的接收器。这是为了避免接收到重复的信息。而且，当传感节点剩余能量很低的时候，它会发信息给它的相邻节点，告诉它无法参与路由。剩余的能量将保存用来传输。移动管理层面侦查
15、并登记传感节点的移动，因此一个路由器返回到它的用户一直会被保护，一个传感节点会一直跟它的临节点保持好联系。通过这样的保持联系，传感节点可以平衡它们的功耗和任务利用率。任务管理层面负责平衡和安排任务传输到特殊的领域。并不是所有领域里面的节点都要同时参加传输的任务。结果，传输节点就会根据它们剩余的能量多少来决定是否参与任务。这些管理层面就是这样的功能，让节点能一起工作来达到最低能耗目的，还让节点间共享资源。物理层物理层主要负责频率的选择、载波频率的产生、信号侦查、调制、数据加密。到目前为止，915MHZ 工业的、科学的和媒介的（ISM）领域已经广泛地建议了使用网络传感器。频率产生器和信号侦探与物理
16、层的硬件更加相关，收发器设计，已经超出了我们文章的范围。在以下的讨论中，我们把精力放在网络传感器的信号辐射影响、能量效率、调制方案。众所周知，就能量和实现的复杂性来说远距离的无线通信是非常昂贵的。当设计网络传感器的物理层的时候，削减能量的损耗有重大的意义，因为有辐射和衰减效应。总的来说，最小输出功率要求传输一个信号的距离 d 与 d 的 N 次方成正比（2=n4）.指数 N 在接近地表的时候约等于4，在网络传感器通信中很经典。这可能归因于部分信号被地表发射信号所抵消。有关测量在10在表示出能量开始消减在更小的距离。为了解决这些问题，很重要的是设计者意识到.页眉.页脚内置的多样性并充分地利用它。
17、比如，网络传感器的多次反射通信可以有效地克服跟踪和路径损耗的影响，如果传感节点的密度足够高。同样的，当传播损失和信道容量先知数据的可靠性时候，这个事实可以用来空间的频率重新利用。物理层能量效率解决办法最近已经被研究者发明，尽管这些话题已经被逐字地被发表，单是在无线网络传感器领域，还有关阔的东西需要我们去研究。一些已有的意见将在下面探讨。选着一个好的调制方案对于网络传感器的可靠性的及其重要的。二进制和多进制的调制方案被一起比较8。发现多进制方案可以通过发送多比特符号来减小实时传输，它的代价是复杂的电路和需要增加接受功率。这些协议参数被制定了8，结论是：在启动能量主导轻狂下，二进制调制方式能量效率
18、更高好。低功耗直接决定了网络传感器的扩频调制器的结构。这种低功耗结构可以映射到特定应用完整电路中来更好地提高效率。超宽带（UWB）或者脉冲无线电（IR）被用于基带脉冲雷达和测距系统，最近还一起了通信应用领域相当大的兴趣，特别是室内无线网络。UWB 采用了基带传输因此不需要解调或者无线载波频率。通常来说，脉位调制（PPM）被使用。UWB 的主要优点是它的多径恢复力12。低传输能量和简单的收发电路让 UWB成为网络传感器的有吸引力的备选方案。开放性的研究在网络传感器中，物理层还有很大的探索空间。开放性研究从节能收发器的设计到调制方案： 调制方案：网络传感器需要人们开发简单的低功耗的调制方案。调制方
19、案可以是基带的，就如 UWB 和通频带。 信号传播效应的克服战略。 硬件设计：微型的低功耗的低损的收发器、传感、处理单元需要被设计。节能硬件管理策略也是基本的需要。一些策略有管理操作频率、减小转换能量、预测处理器的工作负荷。数据链路层数据链路层负责数据流的多路技术、数据结构侦查、介质访问、错误控制。它确保了在网络通信中可靠点对点和点对多点的连接。在接下去的2个子分段，我们会讨论一些介质处理和错去控制策略。媒体访问控制MAC 拓扑结构在无线多次反射自组织网络传感器中必须实现2个目标。第一就是.页眉.页脚网络基础设施的创造。当成千上万的传感节点部署在网络中，MAC 方案必须为数据转换建立起通信连接
20、。这建立了基础的公共设施，无线通信需要逐段地需要。给予网络传感器自己组织的能力。第二个目标是公平地有效地在节点之间共享通信资源。当前存在的 MAC 拓扑结构不能被使用的原因在前面的部分我们已经强调了新的拓扑结构和算法是被需要的，用来处理独特的资源限制和网络传感器的应用需求。为了证明这些约束的影响，让我们来更近地看在其他无限网络的 MAC方案并且分析为什么他妈呢不能应用在网络传感器。在一个单元系统，基站构成了无线的骨干。一个移动节点只是一个单一的原理最近的基站的一段。这种类型的网络还与基础设施一一对应。MAC 拓扑的主要目的是在这样的一个系统中提供高质量的服务（QOS）和带宽效率。能量保持假定只
21、有第二重要当基站无限制能量工业和移动用户可以补充枯竭的电池在手机。因此，介质访问总是减小专用资源分配战略。这样一个访问计划是不切实际的，因为传感器网络由于没有中央代理如基站控制代理。这使网络同步困难。此外,电源效率直接影响网络在传感器网络网络生命周期，因此,至关重要。蓝牙技术和移动自组网（MANET）可能是网络传感器最相似的东西。蓝牙技术是一种无基础设施缺点无限系统，设计目的是用来代替电子用户终端和射频链接之间的电缆。蓝牙技术是一个新兴的网络，它的主节点可以由7个子节点无线连接它。每个皮网利用了中央时间分配装置多重处理技术（TDMA）和频率段模型。传输能量通常大学为20dBm，传输变化为按几十
22、米的顺序。MAC 协议在 MANET 有一个组件网络基础设施和保持它的移动性。因此，主要目标是在移动的情况下提供高质量服务。尽管节点是便携式电池供电设备，它们能够被使用者替换，所以功耗问题会排在第二位。和这两种系统相比，网络传感器可能有更多的节点。传感节点的传动功率和无线电射程比蓝牙技术或者移动自组网更短。网络传感器的拓扑变化更加频繁，这能归因于节点移动和失效。在移动自组网中移动率会更加的低。大体上，为了使网络传感器的生命更加长，首要任务是能量转换问题，或者意味着现存的蓝牙技术和移动自组网都不能被直接利用。网络传感器的介质访问控制-到目前为止，这两个固定装置和介质访问的随机存取版本都被提出9,
23、13.需求导向 MAC 方案可能不适合网络传感器，因为它们的超负荷信息量和连接安装延迟。通过能力存储操作模型和超时设定认可，能量保存已经得到解决。一些被提出的 MAC 协议在下文讨论。网络传感器的自组织介质访问控制（SMACS）和 EAR 算法-SMACS 协议实现了网络的组建和连接层的组织。EAR 算法让移动节点实现无缝连接。SMACS 事故图只不过分配基础设施建设协议，让节点发现它们的邻居并为通信建立方案。而不需要任何本地或者全球的主节点。在这个鞋子中，相邻发现和频道安排相位相连接所以节点能够听到它们相邻的节点。一个通信连接是有一对时间插槽在随意但是特定的频率下工作。这是一个可行的可选网络
24、,由于可用带宽远高于的传感器节点最大数据速率。这样的方案避免了网宽同步的必要性,尽管通信在子网.页眉.页脚需要邻居时间同步。电力保存通过使用一个随机唤醒时间表在连接阶段,把在空闲时间槽收音机关掉。EAR 协议13企图向移动节点提供连续的服务，不管是在移动还是固定的条件下。移动节点假设充满了连接处理控制和决定什么时候市区连接，因此，最小化信息符合，EAR 对 SMACS 是透明的，所以 SMACS 一直有效指导移动节点介绍到网络。在这个模型中，网络被嘉定是主要静态，就是任何一个节点都有一定数量的静止的节点它的附近。一个这种时间间隙安排策划的缺点是有可能成员已经属于不同的子网，这样它们就永远不会得
25、到连接。基于 CSMA 的介质访问-一个传感器载体多个访问(CSMA)的基于 MAC 方案传感器网络提出了9。传统 CSMA-based 计划被认为是不恰当的,因为他们都假设随机分布的交通和倾向于支持独立的点对点流。相反,MAC 传感器网络协议必须能够支持变量，但高度相关和周期性居多流量。任何基于 CSMA 介质访问计划有两个重要组成部分,听觉机制和补偿方案。正如9报道和基于模拟,不断收听周期节能,在内相应的随机延迟提供鲁棒性对反复碰撞。固定窗和二进制指数降低补偿方案建议保持比例公平。应用程序级别的一个阶段的变化也主张克服任何捕获效果。它在这个研究中指出，成功通信的每个单元的能量消耗可以作为一
26、个好的能量效率指示器。一个适应传输速率控制（ARC）方案实现了介质公平处理通过平衡原始的比例和路由交通也被讨论进来。这样确保了接近处理节点的节点不利于那些深入到网络中的节点。ARC 控制节点的数据初始化速率来让穿透路由交通传播。一个先进的信号机制被用来通知节点降低它们的数据初始化率。ARC 使用线性增加, 乘法减小的方法。而线性增加导致更激烈的通道竞争,乘法减小控制传输任务失败的惩罚。因为放弃交通成本,相关联的处罚小于原始数据反式任务失败。这将确保路由穿透交通流量是优于原始。这个方案的计算性质使得它比握手更节能，通讯方案使用无线电。ARC 也试图通过不管的调谐来减少在多次反射网络隐藏节点的问题
27、和调整传输速率和执行 阶段的变化,达到定期流更少可能多次发生冲突。混合 TDMA/基于 FDMA-这种中央 MAC 控制方案被介绍了8。在这项工作中，不理想的物理层电子在 MAC 协议设计上的影响在被调查中。系统被假定是由能量限制传感器节点组成的，与相信的单一高能基站通信（10m） 。更详细地，机器用严格的数据潜伏要求管理着网络传感器的应用，和混合的 TDMA 自由频率分割乘法处理（FDMA）介质访问计划被提出。而一个纯粹的 TDMA 方案致力于完整的宽带系统单个传感器节点,一个纯粹的 FDMA 给每个节点分配最小信号带宽。尽管事实是纯粹的 TDMA 计划减少实时传输的时间,它由于相关的时间同
28、步调节的耗资所以不是首选。一个分析原则派生8中找到的最优数量渠道提供最低的系统能力消费。这决定了混合 TDMA-FDMA 计划使用。最佳效果的渠道数量被发现是和能量消耗率成反比。如果发射机消耗更多的能量,TDMA 方案更受青睐,而当接收机消耗更大的能量方案倾向于 FDMA 。.页眉.页脚为了得到更深的洞察的显著特征和效力，我们显示了表1的定性概述。它还是一个 MAC 计划提议比较性评估指示。列出的题目为传感器网络旨在说明细节,在每个重要的特性这些计划,使他们的应用程序传感器网络领域。他们现在与传统的MAC 偏离和差异自己不会的方案适用。我们还概括了如何这些计划达到功率效率。节电模式操作不管网络
29、传感器用的是何种介质访问方案，毫无疑问的，它必须为传感节点支持节能模型。最明显的储能方式是当收发器不被需要的时候把它关掉。尽管这种节能方法看起来是极有意义的，一种重要不能被忽视的的观点是传感节点通信利用了短的数据包。正如在先前部分所解释的，数据包越短启动能量就越占主导。其实，我们如果盲目地把收音机在空闲的时候关掉，经过一段时候我们会比不关掉它使用更多的能量。结果，在节能模式的操作上它是节能的，当且花费在模型的时间比临界值高。可以有很多这种无线的有用传感器节点的操作模式,根据微处理器状态的数量、内存、A / D 转换器和收发器。每一种模式特点是其功耗和 延迟开销,这是过渡能量到那模式。一种充满活
30、力的力量无线传感器网络的管理方案14中讨论的地方五种节电模式提出和模型内过渡政策正在调查中。阈值时间发现取决于过渡时间和个人的功耗模式的问题。差错控制另一个数据链路层的重要功能是数据传输时候的差错控制。在通信网络中有2个差错控制模型，一个是前向错误纠正（FFC） ，一个是自动重发请求（ARQ） 。ARQ在多次反射网络中的作用是限制额外的重发能量消耗和在头顶上。另一方面，FEC 的解码复杂性更大，因为错误纠正能力需要被装入。考虑到这样，简单差错控制编码有着低复杂性编码和重新编码可能为网络传感器呈现出最好的情况。在下面的部分，我们简洁地回顾网络传感器中 FEC 基本设计情况。前向差错纠正-在任何的
31、无线网络的设计中，连接可靠性是一项非常重要的参数，因为在不同的应用场景遇到的通道的不确定性和变化的环境，使得这个参数在网络传感器中则更为重要。一些应用比如移动追中和机械检验要求高的数据精确度。信道误比特率（BER）是一个非常好的连接可靠性指示例子。BER 与码率 RS 成正比关系和单音谱噪声功率成反比关系，还有发射功率水平。可靠的数据通信可以由增加输出功率或者利用合适的 FEC 来增加。因为一个传感节点有有限的能量资源，所以前一种选择不可行。所以我们便把目光转到FEC 上。一个给定的 BER 可以在低传输能量并且利用 FEC 来实现。然而，我们必须把额外的编码和重新编码处理能量给考虑进去。这种
32、能量是从节点所拥有的有限的资源能量中取得。尽管它在其他小型无线网络中可以忽视，但是它对于网络传感器来说是非常重要的。如果联系的处理能量比编码能量多，那么这个处理便是低效率的。在8中，一个非可选频率，慢慢的瑞利衰减信道，卷积编码用于 FEC。正如表明的，每个有效的比特所消耗的能量显示了随着编码的长度和独立的编码速率.页眉.页脚成指数性增长。而且，还发现 FEC 通常是低效率的如果编码用了微处理器。一个板上专用的维特比编码器被推荐。尽我们最大的才智，其他编码方案还没有探索。简单的编码技术，简单到能呈现出对于网络传感器会有很好的搞笑了解决办法。开放性研究问题尽管一些介质访问方案被提出来用于网络传感器
33、。 ；连接层协议设计还需要大力研究，关键的开放性研究问题包括如下： 移动网络传感器的 MAC：提出的 SMACS 和 EAR13当且在主要是静态传感器网络中才运转良好。被嘉定在方案连接中，一个移动节点由许多静态的相邻的点。这些算法必须发展，用来处理更广泛的移动性传感器节点和目标。基于 CSMA 的移动问题、载波侦听和补偿机制也还没有被研究透。 能量下界的判定需要网络传感器自组织 差错控制编码方案：在网络传感器应用中差错编码是非常重要的，比如说移动追踪和机器监控。卷积编码效果已经被考虑进来8。其他的差错控制方案的特性还需要被探索。 操作节能模型：为了延长网络的生命，一个传感节点当电池快没电时候必
34、须进入减少活动的周期。传统的管理节点已经正在被研究，一些主意已经被提出14.网络层在一个领域传感器节点分布密集接近或内部的现象,图1所示。正如在第一部分所讨论的,特殊的多次反射无线路由协议传感器节点和节点需要的。传统的特设路由技术通常不适合传感器网络的要求由于前面解释的原因。的传感器网络的网络层通常是根据以下设计原则: 能量效率一向是一个重要的考虑内容。 网络传感器大多是数据中心。 数据聚合只有当它是很有用的没有阻碍的协作努力传感器节点。 一个理想的网络传感器是基于分配的地址和本地传感。节能路由可以发现是基于节点中或者中心中可用能量的（PA）或者能量需求（）为传输在连接路由，在图4，节点 T
35、是资源节点感性现象。他有以上几种路由通信和 sink：.页眉.页脚一个节能路由是被其中一个接下去的路径所选择的。最大 PA 路由：路由有一个最大的合适的 PA。总 PA 所有节点中路由的数量之和。基于这种方法，路由2在图4中选着 A，然而，路由2包括节点路由1和其他节点。尽管它有一个更高的总 PA,事实并非如此省电。因此,它是非常重要的考虑路线派生通过扩展路线传感器节点可以连接到水槽另一种路线。消除线路2,我们 4时我们的低功耗路由选择路线我们使用最大的方案。最小能量路由（ME）：在下次和传感节点之间使用最小能量的路由传输数据是ME 路由。如图4所看，路由1就是 ME 路由。最小跳数（MH）路
36、由：到达 sink 的最小跳数的路由是最受喜爱的。图4中的路由3是最有效率的基于这个方案。ME 方案选着一样的路由在 MH 当相同的数量被用在每一个路由。因此当节点带着相同的能量等级没有能量控制下传播，MH 和ME 等同。最大最小 PA 节点路由：路由伴随着最小 PA 是更大的其他最小 PAs。在图4，路由3是最有效率的，路由1是第二有效率的。这个方案排除了用一个传感器节点的风险和低 PA 更早于其他，因为它们在路由上有很高的 PAS。其他重要的问题是：路由可能基于数据中心途径。在数据中心路由，兴趣传播是为了安排传感任务给传感节点。有2种方法被用于兴趣传播：sink 传播和兴趣5，传感节点传播
37、广告为了可用的数据和等待来自感兴趣节点的请求。以数据为中心的路由需要基于属性命名1。基于属性的命名的查询一个用户更感兴趣.现象的属性,而不是查询荷兰国际集团(ing)单个节点。例如,“区域 在温度超过70F”是一种更比“温度由一个通用的查询 特定的节点。使用“属性的命名通过使用的属性进行查询的现象。基于属性的命名也使广播、属性的多播的荷兰国际集团重要传感器网络。数据聚合技术用来解决内爆和重叠问题路由15。在这种技术中,一个传感器网络工作通常被视为反向多播树,如图4所示,水槽问道传感器节点的环境状况报告 的现象。数据来自多个琼节点如果他们的聚合相同的现象时的属性达到相同的路由节点回家的路上水槽里
38、。例如,传感器节点聚集 A 和 B 数据从传感器节点,传感器节点从传感器节点 C F 总量数据 b 和 D,如图4所示。数据聚合 被认为是一套自动化的方法结合来自多传感器的数据节点为一组有意义的信息16。在这方面,被称为聚合数据数据融合15。网络的另一个重要功能层是提供与外部网络互连网络等其他传感器网络,com - 需求和控制系统,和互联网。在一个场景中,可以用作水槽节点网关到其他网络。另一个场景是创建一个骨干通过连接水槽节点在一起,使这个访问其他主干 网络通过一个网关。.页眉.页脚提供洞察当前的研究网络层,我们讨论不同方案提出的传感器网络这一节。小的最低能量通信网络开发一个协议17计算节能的
39、子网,即最小能源通信网络(MECN),当一个通信网络。一个新的算法被称为小 MECN(SMECN)还造成18提供这样一个子网。 子网(即。子图)由 SMECN 小于由 MECN 如果广播区域是圆形的对于一个给定的功率设定广播。图克图 G,代表了水网络,最大限度地减少能源的使用 满足下列条件:数量 G 不到边缘的 G同时包含所有节点在 G,如果两个节点,u和 con - 在图 Gnected,他们也联系在一起 子图 G;传输所需的能量 数据从你所有的邻居节点的子图 G 小于所需的能量。SMECN 也利用极小能量属性,遵循 MECN 用来构建子网。的最小能量属性是这样利用极小能量路径存在子图 G
40、每一对节点之间 u 和 (u,) 节点连接在 G。溢出溢出是一个古老的技术,也可以用于传感器网络的路由。在溢出,每个节点接收数据或管理包通过广播等重复它,除非最高啤酒花的数据包数量达到或数据包的目的地是节点本身。洪水是一种活性技术,它不需要昂贵的拓扑维护和 com - 丛路由发现算法。但是,它有一些缺陷如15: 内向破裂：内向破裂是当重复的信号被传送到同一个节点上的情况，比如，如果传感节点 A 有 N 个相邻节点且有 B 节点，节点 B 接受 N 个由 A 发送的重复的信息。 重叠：如果两个节点共享相同的观察区，它们都会感觉到相同的刺激在同一时间。结果是：相邻节点接受到重复信息。 资源盲点：溢
41、出协议没有考虑可用能源资源。一个能量资源意识协议必须把所有对于它们可用的能量资源同时考虑进去。传播流言蜚语溢出的推导是闲聊19哪些节点不广播发送呢。随机选择的相邻节点,传入的数据包。一个传感器节点随机选择其中一个邻居发送数据。一旦你的邻居节点接收数据,随机选择另一个传感器节点。尽管这种方法通过刚刚避免了内爆问题 在任何节点消息的一个副本,需要长时间的消息传播到所有传感的节点。谈判传感器通过协议信息 一个家庭的自适应协议称为传感器通过谈判协议的信息(SPIN)15旨在解决亏空经典的溢出通过谈判和能力资源适应。旋转的原始的家庭关于设计基于两个基本理念:森-琼节点操作更有效和节约描述了传感器能量通过
42、发送数据数据而不是发送所有数据;例如, 图像和传感器节点必须监控能源资源的变化。SPIN 有3种信息类型，是 ADV,REQ 和 DATA。在传送一个 DATA 数据时候，传感节点广播 ADV 信息，传感节点传播了 ADV 信息包含了描述符号，正如步骤1.如果.页眉.页脚相信的是对数据感兴趣，它为 DATA 传送一个 REQ 信息到相邻节点。 步骤2和3的图4 c,分别所示。相邻传感器节点然后重复这个过程,如所示步骤4、5、6的图4 c。因此,传感器节点在整个传感器网络工作,将感兴趣的数据副本。注意,是建立在以数据为中心旋转传感器节点广播路由15可用数据的广告等请求从感兴趣的 sink。连续分
43、配路由器在13,一种执行网络传感器的组织、管理和管理移动的算法被提出。SMACS 是一种分布式协议使得传感节点的聚集来查找它们的邻居和建立传输，接受方案，而不需要中心管理系统。SAR 算法创造了多重树状图，每个树的根是单反射从sink 的邻居。每个数向外生长，避免非常差的质量服务和能量存储。在这个程序的最后，大多数节点属于多重树。这允许了传感节点来选择一个树来放置他的信息。有2种参数和每一个路径有关： 能量存储：能量存储是由传感节点当它用专一的路径可以发送的数据包的数量来评估的。 添加的 QOS 密度：一个高的 QOS 密度意味着低的 QOS 服务。连续分配路由(SAR)能量算法选择的路径基于
44、资源和添加剂 QoS 每个路径的度量, 和数据包的优先级。因此,每个传感器节点选择其路径路由数据回 sink。此外,两个算法单冠军选举(SWR)和多赢得选举(MWE)处理必要的在当地协作信号和数据传输任务性信息处理。低能量的自适应聚类层次结构低能量的自适应聚类层次结构(LEACH)是一种基于聚集协议的传感器网络最小化能量耗散16。LEACH 的目的是随机的选择传感节点当做群节点头。所以高 能量耗散在沟通基站分布所有传感器网络的传感器节点。LEACH 的操作分为两个阶段,阶段和设置稳定阶段。稳定的持续时间阶段比设置的持续时间长 阶段,以减少开销。在安装阶段，一个传感节点选择一个在0到1的随机数字
45、。如果随机数比临界值T(n)小的话，传感节点就是群头。T(n)是这样计算的：P 是成为组头的预期的概率，r 是目前的环数，G 是还没被选择为群头的节点数目在1/P 环。当组头被选择的时候，组头被广播到网络中所有的节点来说明它.页眉.页脚是新的组头。一旦接收传感器节点广告,他们确定的集群他们想要属于信号强度的基础上从接收到广告传感器节点。传感器节点通知平均用力私人群,他们会的一员 集群。后来,接收分配时间的传感器节点可以发送数据接收基于 TDMA 的方法。在稳定阶段,传感器节点可以开始感知和传输数据群。接收也总数据集群的节点在发送之前这些数据发送到基站。在某个时间花在稳定阶段,网络又进入安装阶段
46、进入下一轮的群头选择。定向扩散定向扩散数据传播范式提出了5,sink 发送兴趣,这是一个任务描述,所有的传感器,如图4所示。任务描述职权范围是对描述的任务分配属性值。每个传感器节点然后将感兴趣的条目存储在缓存中。兴趣条目包含一个时间戳字段和一些草类梯度字段。兴趣是传播整个传感器网络,梯度从源回水槽设置, 图4 d 所示。当源数据兴趣,发送数据的来源兴趣的梯度路径,如图4所示的兴趣和数据传播和聚合根据当地的情况。同时,必须刷新和加强利益当它开始接收数据从源。注意, 定向扩散。开放的研究问题协议的概述提出了表2中给出的网络传感器。这些协议需要改进或新开发协议 为了解决更高的拓扑变化和更高的可伸缩性
47、。传输层文献4指出传输层的必要性。这一层是特别需要的，当系统要访问计划通过互联网或其他外部网络。然而,我们所知也到目前为止没有企图或提出一个方案 在传输层等问题进行讨论。TCP 与它当前的传输窗口机制确实匹配了网络传感器环境的极端特征。一种方法如 TCP 分裂可能需要用于使传感器网络的工作与其他网络互动，比如互联网。在这种方法中,TCP 连接结束在下次节点,一个特殊的交通工具层协议可以处理通信下岑节点和传感器节点之间图1所示。因此,沟通用户和 sink 之间的节点是通过 UDP 或 TCP 通过互联网或卫星;一方面,sink 和传感节点之间的沟通可能纯粹由 UDP 型协议处理,因为每个传感器节
48、点有限的内存。开放的研究问题传输层协议的发展是一个具有挑战性的工作,因为传感器节点被之前所提到的一个因素所影响，尤其是硬件约束，如有限的能力和内存。结果,每个传感器节点不能像互联网的服务一样存储大量的数据,和认可网络传感器太昂贵。因此,新方案将结束沟通,可能在 sink,需要使用 UDP-type 协议在传感器网络和传统 TCP / UDP 协议在互联网或卫星网络。.页眉.页脚应用层 据我们所知,尽管许多应用被定义为传感器网络应用领域并提出,传感器网络仍然是一个很大程度上未被探索的领域。在这个调查中,我们检验三个可能的应用程序层协议：传感管理协议（SMP） ，任务管理和数据广告协议（TADAP
49、）,和传感器询问和数据分发协议 （SQDDP） ，被需要用于传感器网络基于被提出的方案和其他层以及网络传感器应用领域有关。所有这些应用层协议都是开放性研究问题。传感器管理协议设计一个应用程序层管理支持协议有几个优点。传感器网络有许多不同的应用领域,通过网络,如访问它们互联网的目的是在一些当前项目6。应用程序层管理协议使较低的硬件和软件对传感器网络层透明的人管理应用程序。系统管理员与传感器交互网络使用 SMP。与其他网工作原理,传感器网络由节点 没有全球标识和通常无基础设施。因此,SMP 的需要访问节点使用基于属性的命名的 和定位解决详细解释,提供了软制品需要执行以下操作管理任务: 介绍与数据冲突有关的规则，基于分布的命名和传感节点的群聚 与本地查找算法有关的交换数据 传感节点的时间同步 移动传感节点 传感节点的开和关 查询网络传感器的构型和节点的状态，和重新配置网络传感器 授权、钥匙分配和数据通信安全一些这些任务的摘要在1中给出。任务分配和数据广告协议其他在网络传感器中重要运作是兴趣传播。用户
