An Assessment on the Performance of Real-Time Routing Protocols for Wireless Sensor Network.pdf

1、由于在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)時(shí)應(yīng)用最主要關(guān)注的問題是可靠、及時(shí)的數(shù)據(jù)交付，所以近期使用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的實(shí)時(shí)應(yīng)用引起對路由協(xié)議的重點(diǎn)研究。實(shí)時(shí)路由必須找到一條從源到目的地，大多數(shù)通常滿足時(shí)間約束的路徑。出于這個原因，提出一個能夠延長網(wǎng)絡(luò)生存期的算法是有必要的。本文提出了一個新穎的實(shí)時(shí)路由算法，在控制系統(tǒng)中引入了“等待時(shí)間”以確保和延長網(wǎng)絡(luò)的生存期。引入術(shù)語控制系統(tǒng)，是因?yàn)樗蓄櫦暗綄?shí)時(shí)受限系統(tǒng)諸如它是如何穩(wěn)定擾動和如何快速達(dá)到所

2、期望的行為，并且在如何消除昂貴的布線方面也有優(yōu)勢。
　　本研究進(jìn)一步提出了對現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)路由協(xié)議的評價(jià)和評估方法，并強(qiáng)調(diào)了它們的性能、優(yōu)缺點(diǎn)及今后的研究中面臨的各種挑戰(zhàn)。
　　現(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)用于處理真實(shí)環(huán)境的事務(wù)，通信滿足實(shí)時(shí)約束往往是非常必要的。到目前為止，適合于自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)的充分滿足實(shí)時(shí)要求的成果幾乎沒有。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中提出一個合適的路由協(xié)議是非常重要的，因?yàn)樗苯佑绊懙綉?yīng)用的性能。更具體地說，無線傳

3、感器網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的路由協(xié)議應(yīng)該滿足特定的性能標(biāo)準(zhǔn)。由于無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的文獻(xiàn)中缺乏相關(guān)合適的路由協(xié)議，促進(jìn)了本文提出一種最新的用于無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用的路由協(xié)議。
　　本文提出了一個適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的基于反饋控制和無狀態(tài)算法的能提供實(shí)時(shí)保證的協(xié)議。本文評價(jià)實(shí)時(shí)性的仿真工具為ISIS公司開發(fā)的的一個java工具-J prowler，它是一個驗(yàn)證和分析自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的開源事件仿真器。
　　能量有效性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)近

4、期很多研究的主要目標(biāo)。在實(shí)時(shí)協(xié)議中，最好的節(jié)能方法就是將一些節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)，使其以較低的占空比運(yùn)行。不過這應(yīng)該不會引起無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的下降，例如失去連通性。重點(diǎn)放在算法的實(shí)現(xiàn)，在密集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，該算法允許出現(xiàn)不連通和延長網(wǎng)絡(luò)的等待時(shí)間，提高網(wǎng)絡(luò)的性能，從而確保有效的生存期。
　　具體來說，考慮一個射手本地化定位的應(yīng)用，傳感器節(jié)點(diǎn)被撒播在一個區(qū)域中，用于監(jiān)視該區(qū)域感興趣的事件。當(dāng)這樣的事件發(fā)生時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并將

5、它們路由至網(wǎng)關(guān)。為了能夠這樣做，此時(shí)必須存在一條到達(dá)網(wǎng)關(guān)的由多個活躍節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的路徑。如果沒有這樣的路徑存在，節(jié)點(diǎn)必須等待一段時(shí)間，直到這個路徑變?yōu)橛行?。網(wǎng)關(guān)為了獲得這些數(shù)據(jù)包，將產(chǎn)生一定的延時(shí)。出于這個原因，確保網(wǎng)絡(luò)處于總是處于連通狀態(tài)是很重要的。
　　問題是要找到節(jié)點(diǎn)的多個分離的子集，這些節(jié)點(diǎn)為了確保連通性而處于喚醒狀態(tài)。通過使用多個子集，可以在這些被喚醒的子集中進(jìn)行切換從而延長網(wǎng)絡(luò)生存期--這期間應(yīng)用程序?qū)⒊晒ν瓿善淠繕?biāo)。例如

6、，如果有兩個子集，與只有一個子集相比，可以將兩個網(wǎng)絡(luò)的生存期相乘。在找到這些集合之后，必須使每個分離子集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)同步，使得它們同一時(shí)間處于喚醒狀態(tài)，從而達(dá)到確保路由的目的。子集交替處于休眠和喚醒的階段中，單一子集在給定的時(shí)間處于喚醒狀態(tài)。由于這些子集中的節(jié)點(diǎn)是不相交的，從而保證了網(wǎng)絡(luò)的能量平衡。
　　本文提出了一個基于概率的算法，因此并不需要保證所有節(jié)點(diǎn)處于連通狀態(tài)，但是需要所給定數(shù)目節(jié)點(diǎn)保持連通的概率，達(dá)到減少占空比的目的。