傳感器網(wǎng)絡(luò)是什么，傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有什么組成？
傳感器網(wǎng)絡(luò)是由不同大小的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它們甚至可能像灰塵顆粒一樣小。傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信是通過無線電在各個(gè)傳感器之間進(jìn)行的，它們輪詢周圍環(huán)境并轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。因此，這稱為節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)通信。
前段時(shí)間，一個(gè)名為“Smart Dust”的傳感器網(wǎng)絡(luò)被宣布。這背后的想法是將具有某些功能的傳感器減少到灰塵顆粒（“智能灰塵顆?！保┑拇笮 ?/p>
傳感器網(wǎng)絡(luò)不斷處于進(jìn)一步發(fā)展階段。最初，傳感器網(wǎng)絡(luò)僅作為軍事預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)，但現(xiàn)在也可以考慮傳感器網(wǎng)絡(luò)的其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如自然保護(hù)區(qū)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)。
傳感器可以記錄各種物理值，例如溫度、氣壓、扭矩、亮度等，然后將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀?zhí)行器，以便對(duì)其進(jìn)行控制。
傳感器網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)（LAN）、WLAN與手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別在于可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較低。
傳感器節(jié)點(diǎn)通信
傳感器網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信。Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備之間沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，而是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這意味著傳感器節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)或多個(gè)相鄰的傳感器節(jié)點(diǎn)。為了將數(shù)據(jù)傳輸?shù)教囟康牡兀鼈儽仨殢囊粋€(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這稱為多跳通信。
然而，這些網(wǎng)絡(luò)不如固定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全。這是因?yàn)樵诙嗵ㄐ诺倪^程中，個(gè)別節(jié)點(diǎn)可能會(huì)失敗或被添加。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其任務(wù)
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)盡可能快地傳輸傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并盡可能降低傳感器的能耗。需要時(shí)，使用目標(biāo)睡眠時(shí)間或使用傳感器節(jié)點(diǎn)的無線電來控制能耗。
節(jié)點(diǎn)的行為記錄在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中如下：
·初始化——在初始化階段，傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)它們相鄰的傳感器并通過它建立一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以確保路由成功。
·日常例程-日常例程描述傳感器節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)時(shí)間和睡眠時(shí)間之間的變化。
·通信方案——通信方案描述了傳感器節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸路徑。必須保證無故障的數(shù)據(jù)交換。
·路由——路由指定數(shù)據(jù)傳輸時(shí)要遵循的路徑。為此，所有傳感器節(jié)點(diǎn)必須均勻使用，以防止網(wǎng)絡(luò)單邊負(fù)載。
不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域，需要不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。最重要的說明如下：
媒體訪問協(xié)議
媒體訪問控制(MAC)在這些協(xié)議中扮演著重要的角色，因?yàn)檫@是空中終端用來執(zhí)行工作的地方?；旧希琈AC的任務(wù)是調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)的公共介質(zhì)（空氣），以便可以啟用節(jié)點(diǎn)之間的通信。
通過有針對(duì)性地打開和關(guān)閉無線電模塊并決定何時(shí)傳輸（以及何時(shí)不傳輸）數(shù)據(jù)，可以將能耗保持在最低水平。這稱為占空比。
這種效果是由兩種方法產(chǎn)生的：帶有載波校驗(yàn)的隨機(jī)接入和時(shí)分復(fù)用。
低功率列表用于帶有載波檢查的隨機(jī)接入。
由此，進(jìn)行檢查以查明介質(zhì)是否忙。當(dāng)媒體忙時(shí)，無線電保持活動(dòng)狀態(tài)以啟用數(shù)據(jù)交換。如果介質(zhì)不忙，無線電模塊將立即關(guān)閉。
使用時(shí)分復(fù)用（時(shí)分多址=TDMA），可以為傳感器節(jié)點(diǎn)必須發(fā)送或接收的時(shí)間創(chuàng)建時(shí)間表。這可以顯著降低能耗，但創(chuàng)建這樣的時(shí)間表非常耗時(shí)。此類協(xié)議的示例包括傳感器媒體訪問控制(S-MAC)和超時(shí)媒體控制(T-MAC)。
路由協(xié)議
特別是路由協(xié)議解決了數(shù)據(jù)如何盡可能快、盡可能少地到達(dá)目的地的問題。
在這里，地理路由程序起著重要的作用。
特別是，無線網(wǎng)絡(luò)中的貪婪外圍無狀態(tài)路由(GPSR)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶鴺?biāo)而不是特定名稱。有了這個(gè)版本的協(xié)議，貪婪策略和外圍模式之間有了一個(gè)穩(wěn)定的切換。這樣做是為了使次優(yōu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械臄?shù)據(jù)包永遠(yuǎn)不會(huì)陷入某種死胡同。使用貪心策略，將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)侥康牡亍?/p>
但是，在外設(shè)模式下，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將在目的地周圍循環(huán)。地理哈希表擴(kuò)展了GPSR以包括一個(gè)安全組件。發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉鄠€(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)，即使在節(jié)點(diǎn)故障的情況下。
然而，地理路由程序只有在有足夠數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)才有可能。這允許精確定位。
針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的協(xié)議是RPL。
傳感器節(jié)點(diǎn)同步
一些通信協(xié)議（如S-MAC）要求傳感器節(jié)點(diǎn)同步，否則測(cè)量數(shù)據(jù)將被篡改。
傳感器網(wǎng)絡(luò)的同步取決于多種因素，如傳輸時(shí)間、訪問時(shí)間、傳播速度和接收時(shí)間。同步過程應(yīng)該適應(yīng)通信過程，因?yàn)檫@里特別是訪問時(shí)間在變化。
