路由实验研究

1、实验三 典型应用的综合仿真1实验目的理解无线传感器网络的典型设计方案：数据收集方案设计2实验内容认识和理解无线传感器网络的典型设计方案：数据收集方案设计SPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation）策略：平面路由的代表，具有以数据为中心进行信息搜集和处理的特点。有效解决了泛洪算法中的“数据爆炸和“数据重叠缺陷。SPINPP，SHNEC，SPINBC，SPINRL3SPIN-PP: 采用点到点的通信模式，并假定两节点间的通信不受其它任何节点的干扰，分组不会丢失，功率没有任何限制。要发送数据的节点通过ADV向它的相邻节点广播消息，感兴趣的

2、节点通过REQ发送请求，数据源向请求者发送数据。接收到数据的节点再向它的相邻节点广播ADV消息，如此重复，使所有节点都有机会接收到任何数据。SPIN-EC。在SPIN-PP的基础上考虑了节点的功耗，只有能够顺利完成所有任务且能量不低于设定阈值的节点才可参与数据的交换.4SPIN-BC: 设计了广播信道，使所有在有效半径内的节点可以同时完成数据交换。为了防止产生重复的REQ请求，节点在听到ADV消息以后，设定一个随机定时器来控制REQ请求的发送，其它节点听到该请求，主动放弃请求权利.SPIN-RL: 它是对SPIN-BC的完善，主要考虑如何恢复无线链路引入的分组差错与丢失。记录ADV消息的相关状

3、态，如果在确定时间间隔内接收不到请求数据，则发送重传请求，重传请求的次数有一定的限制。由于SPIN算法的数据选择性转发并没有方向性，完全可能向着错误的方向传输。如图3.3所示的无线传感器网络中，是一个存在“凸点”的半岛地形，传输到“凸点”的数据会丢失。51）SPIN协议基本思想 SPIN协议是一类基于协商、以数据为中心的路由协议。SPIN协议假设所有的网络节点都是潜在的Sink节点，某一个要发送数据的节点把数据传送给任何需要该数据的节点，并通过协商机制减少网络中数据传输的数据量。节点只广播其他节点没有的数据以减少冗余数据，从而有效地减少了能量消耗。SPIN协议在节点过程中使用三种类型的数据包：

4、ADV：广播数据包，当一个节点需要发送数据时，就向周围广播一个带有本节点属性、类型等信息的一个数据包该数据包通常要远远小于数据本身的大小。（元数据）REQ：请求包，如果接收到ADV的节点需要该数据就发送一个REQ请求包。 （检查其是否已经有该数据）DATA：数据包，接收REQ后，要发送数据的节点就发送一个DATA包，DATA中包含有效数据。无线传感器网络网络层协议SPIN协议6REQ: 当邻居节点收到ADV消息后，首先要判断自己的能量值是否可以完成三个阶段的任务，若低于设定阈值，则不作任何响应；否则就检查它是否已经拥有该数据：若它已经拥有广播的数据，则把REQ消息中的Flag标志位置为1，并把

5、自身的能量值用REQ消息返回给源节点。DATA: 源节点根据收到REQ消息的标志位和能量值更新其邻居列表。在时间阈值内，源节点对其邻居列表中节点的标志位进行判断，若邻居列表中标志位有1和0两种情况，那么源节点就在标志位为0的邻居节点里查找能量值大的节点转发数据；若有能量值相同的节点则随机选择一个节点转发数据；如果标志位都为0，同上选择一个能量值大邻居节点转发数据。7Has Data to disseminate8ADVADV9REQREQ10DATADATA11ADVADVADV12REQREQ13SPIN协议的三次握手方式 当接受到ADV报文的节点发现已经拥有了ADV报文中描述的数据，那么它

6、不发送REQ报文，能量较低的节点也不发送REQ报文（SPIN2）无线传感器网络网络层协议SPIN协议142） SPIN协议解决的关键问题 SPIN协议通过节点之间的协商，解决Flooding协议（所有节点转发数据）和Gossiping协议（随机选择节点转发数据）的内爆和重叠问题。 内爆：节点向邻居节点转发数据包，不管其是否收到过相同数据重叠：感知节点感知区域有重叠，导致数据冗余无线传感器网络网络层协议SPIN协议152） SPIN协议的优点通过节点间的协商解决“内爆”和“重叠”问题；在路由选择中使用了能量阈值，可以提高网络生存时间不需要进行路由维护（没有路由表）对数据进行融合对网络拓扑变化不敏

7、感，可用于移动WSN3） SPIN协议的缺点本质上SPIN还是向全网扩散新消息，开销比较大无线传感器网络网络层协议SPIN协议16详细参数如下节点数目：10400；区域边长：200米；数据包长度：100bit元数据长度：10bitE0=5; %传感器节点初始能量；当节点的能量为零时，则定义节点为死亡节点E_up: 太阳能采集情况服从梯形分布E_elec=50*10-6; JbitE_fs=10*10-9; Jbitm2E_mp=0.0013*10-9; Jbitm417参考步骤 1）随机布置个节点； 2）初试化能量、信息标志位等； 3）随机选一个节点发送ADV消息; 4）邻居收到ADV，判断是否回复REQ； 5）开始传递DATA； 6）收到DATA的节点，发送ADV消息，重复步骤4-6）； 7）基站收到消息结束； 8）统计、分