物联网技术无线传感网第二课徐宪清

物联网技术

TheInternetofThings

Technology徐宪清

通常传感器节点的通信覆盖范围只有几十米到几百米，人们要考虑如何在有限的通信能力条件下，完成探测数据的传输。无线通信是传感器网络的关键技术之一。物理层数据链路层网络层传输层应用层能量分配移动管理应用优化无线传感器网络分层结构：第一部分传感器网络的通信与组网技术物理层一MAC层协议二路由协议三第一部分传感器网络的通信与组网技术物理层一MAC层二路由协议三1.物理层1.1物理层概述1、物理层的基本概念在计算机网络中物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输介质上传输数据的比特流。国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,IOS)对开放系统互联(OpenSystemInterconnection，OSI)参考模型中物理层的定义如下：物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接，提供机械的、电气的、功能的和规程性的特性。从定义可以看出，物理层的特点是负责在物理连接上传输二进制比特流，并提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能和规程的特性。物理层的主要功能如下：①为数据终端设备(DataTerminalEquipment，DTE)提供传送数据的通路。②传输数据。③其他管理工作。

如信道状态评估、能量检测等等通常物理接口标准对物理接口的四个特性进行了描述：①机械特性。它规定了物理连接时使用的可接插连接器的形状和尺寸，连接器中的引脚数量和排列情况等。②电气特性。它规定了在物理连接上传输二进制比特流时，线路上信号电平高低、阻抗以及阻抗匹配、传输速率与距离限制。③功能特性。它规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。④规程特性。它定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。2、无线通信物理层的主要技术

无线通信物理层的主要技术包括介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。(1)介质和频段选择无线通信的介质包括电磁波和声波。电磁波是最主要的无线通信介质，而声波一般仅用于水下的无线通信。根据波长的不同，电磁波分为无线电波、微波、红外线、毫米波和光波等，其中无线电波在无线网络中使用最广泛。无线线电电按按波波长长和和频频率率分分长波波：：波波长长>1000，频频率率300KHz-30KHz中波波：：波波长长100M-1000M,频率300KHz-3000KHz短波:波长100M-10M，频率3MHz～30MHz超短波：：波长1M-10M，频率30MHz-300MHz,亦称甚高高频（VHF）波、米米波微波:波长1M-1MM,频率300MHz-300KMHz。无线电按按用途分分：民用用、商用用、军用用民用：一一般指我我们听得得无线广广播，一一般没有有太高的的波段商用：机机场、通通讯运营营商使用用的无线线电军用：军军事用途途。无线电波波是容易易产生，，可以传传播很远远，可以以穿过建建筑物，，因而被被广泛地地用于室室内或室室外的无无线通信信。无线线电波是是全方向向传播信信号的，，它能向向任意方方向发送送无线信信号，所所以发射射方和接接收方的的装置在在位置上上不必要要求很精精确的对对准。无线电波波的传播播特性与与频率相相关。如如果采用用较低频频率，则则它能轻轻易地通通过障碍碍物，但但电波能能量随着着与信号号源距离离r的增大而而急剧减减小，大大致为1/r3。如果采采用高频频传输，，则它趋趋于直线线传播，，且受障障碍物阻阻挡的影影响。无无线电波波易受发发动机和和其它电电子设备备的干扰扰。另外，由由于无线线电波的的传输距距离较远远，用户户之间的的相互串串扰也是是需要关关注的问问题，所所以每个个国家和和地区都都有关于于无线频频率管制制方面的的使用授授权规定定。ISM频段(2)调制技术术调制和解解调技术术是无线线通信系系统的关关键技术术之一。。通常信信号源的的编码信信息（即即信源））含有直直流分量量和频率率较低的的频率分分量，称称为基带带信号。。基带信信号往往往不能作作为传输输信号，，因而要要将基带带信号转转换为相相对基带带频率而而言频率率非常高高的带通通信号，，以便于于进行信信道传输输。通常常将带通通信号称称为已调调信号，，而基带带信号称称为调制制信号。。调制对通通信系统统的有效效性和可可靠性有有很大的的影响，，采用什什么方法法调制和和解调往往往在很很大程度度上决定定着通信信系统的的质量。。根据调调制中采采用的基基带信号号的类型型，可以以将调制制分为模拟调制制和数字调制制。模拟调制制是用模拟拟基带信信号对高高频载波波的某一一参量进进行控制制，使高高频载波波随着模模拟基带带信号的的变化而而变化。。数字调制制是用数字字基带信信号对高高频载波波的某一一参量进进行控制制，使高高频载波波随着数数字基带带信号的的变化而而变化。。目前通通信系统统都在由由模拟制制式向数数字制式式过渡，，因此数数字调制制已经成成为了主主流的调调制技术术。该参量可可以是信信号的幅幅度、频频率或相相位。根据原始始信号所所控制参参量的不不同，调调制分为为幅度调制制（AmplitudeModulation,AM）、频率调制制（FrequencyModulation,FM）和相位调制制（PhaseModulation,PM）。当数字调调制信号号为二进进制矩形形全占空空脉冲序序列时，，由于该该序列只只存在““有电””和“无无电”两两种状态态，因而而可以采采用电键键控制，，被称为为键控信信号，所所以上述述数字信信号的调调幅、调调频、调调相分别别又被称称为幅移移键控(AmplitudeShiftKeying,ASK)、频移键键控(FrequencyShiftKeying,FSK)和相移键键控(PhaseShiftKeying,PSK)。20世纪80年代以来来，人们们十分重重视调制制技术在在无线通通信系统统中的应应用，以以寻求频频谱利用用率更高高、频谱谱特性更更好的数数字调制制方式。。由于振振幅键控控信号的的抗噪声声性能不不够理想想，因而而目前在在无线通通信中广广泛应用用的调制制方法是是频率键键控和相相位键控控。(3)扩频技术术扩频又称称为扩展展频谱，，它的定定义如下下：扩频频通信技技术是一一种信息息传输方方式，其其信号所所占有的的频带宽宽度远大大于所传传信息必必需的最最小带宽宽；频带带的扩展展是通过过一个独独立的码码序列来来完成，，用编码码及调制制的方法法来实现现，与所所传信息息数据无无关；在在接收端端用同样样的码进进行相关关同步接接收、解解扩和恢恢复所传传信息数数据。扩展频谱谱，增强强系统的的抗干扰扰能力！！这一定义义包含以以下三方方面意思思：信号的频频谱被展展宽了采用扩频频码序列列调制的的方式来来展宽信信号频谱谱在接受端端用相关关解调（（或相干干解调））来解扩扩传输任何何信息都都需要一一定的频频带，称称为信息息带宽或或基带信信号频带带宽度。。例如：：人类语音音的信息息带宽为为300～3400Hz；电视图像像信息带带宽为6.5MHz。在通常通通信系统统中，为为了提高高频带利利用率，，通常都都是尽量量采用大大体相当当的带宽宽的信号号来传输输信息。。而扩频频通信的的信号带带宽与信信息带宽宽之比则则高达100～1000，属于宽宽带通信信。通过信号号理论知知道：在时间上上是有限限的信号号，其频频谱是无无限的；；脉冲信号号宽度越越窄，其其频谱就就越宽，，近似成成反比。。因此，如如很窄的的脉冲序序列被所所传信息息调制，，则可产产生很宽宽频带的的信号。。CDMA蜂窝网移移动通信信系统就就是采用用直扩方方式获得得扩频信信号的。。这种很很窄的脉脉冲码序序列（其其码速率率很高））称为扩扩频码序序列。所所采用的的扩频码码序列与与所传的的信息数数据无关关（它与与一般的的正弦载载波信号号类似）），不影影响信息息传输的的透明性性。扩频频码序列列仅仅起起扩展信信号频谱谱的作用用。典型扩频频通信的的一般工工作原理理如图2所示。图2典型的扩扩频通信信系统模模型扩频通信信的工作作原理信道由图2可看出，，扩频通通信系统统主要由由原始信信息、信信息调制制（信源源编译码码、信道道编译码码）、载载波调制制与解调调、扩频频调制与与解调和和信道六六大部分分组成。。信源编码码的目的的是减小小信息的的冗余度度，提高高信道的的传输效效率。信道编码码（差错错控制））的目的的是增加加信息在在信道传传输中的的冗余度度，使其其具有检检错或纠纠错的能能力，以以提高信信道的传传输质量量。调制部分分的目的的是使经经信道编编码后的的符号能能在适当当的频段段传输，，通常使使用的数数字信号号调制方方式分为为振幅键键控ASK、频移键键控FSK、移相键键控PSK。扩频调制制和解调调是为了了提高系系统的抗抗干扰能能力而进进行的信信号频谱谱展宽和和还原。。扩频技术术按照工工作方式式的不同同，可以以分为以以下四种种：直接序列列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)、跳频(FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS)、跳时(TimeHoppingSpreadSpectrum,THSS)宽带线性性调频扩扩频(chirpSpreadSpectrum,chirp-SS，简称切切普扩频频)。扩频通信信与一般般无线通通信系统统相比，，主要是是在发射射端增加加了扩频频调制，，而在接接收端增增加了扩扩频解调调。扩频技术的优点包括：易于重重复使用频率率，提高了无无线频谱利用用率;抗干扰性强，，误码率低;隐蔽性好，对对各种窄带通通信系统的干干扰很小;可以实现码分分多址;抗多径干扰;能精确地定时时和测距;适合数字话音音和数据传输输，以及开展展多种通信业业务;安装简便，易易于维护。3、无线传感器器网络物理层层的特点无线传感器网网络作为无线线通信网络中中的一种类型型，因此它包包含了上述介介绍的无线通通信物理层技技术的特点。。目前无线传感感器网络的通通信传输介质质主要是无线电波、红外线和光波三种类型。无无线电波的通通信限制较少少，通常人们们选择“工业业、科学和医医疗”(Industrial，ScientificandMedical,ISM)频段。ISM频段的优点在在于它是自由由频段，无须须注册，可选选频谱范围大大，实现起来来灵活方便。。ISM频段的缺点主主要是功率受受限，另外与与现有多种无无线通信应用用存在相互干干扰问题。尽管传感器网网络可以通过过其它方式实实现通信，譬譬如各种电磁磁波（如射频频和红外）、、声波，但无无线电波是当当前传感器网网络的主流通通信方式，在在很多领域得得到了广泛应应用。1.3传感器网络物物理层的设计计1、传输介质目前无线传感感器网络采用用的主要传输输介质包括无无线电、红外外线和光波等等。在无线电频率率选择方面，，ISM频段是一个很很好的选择。。因为ISM频段在大多数数国家属于无无须注册的公公用频段。无线传感器网网络节点之间间通信的另一一种手段是红红外技术。红红外通信的优优点是无须注注册，并且抗抗干扰能力强强。红外通信的主主要缺点是穿穿透能力差，，要求发送者者和接收者之之间存在视距距关系。这导导致了红外难难以成为无线线传感器网络络的主流传输输介质，而只只能在一些特特殊场合得到到应用。对于一些特殊殊场合的应用用情况，传感感器网络对通通信传输介质质可能有特别别的要求。例例如，舰船应应用可能要求求使用水性传传输介质，譬譬如能穿透水水面的长波。。复杂地形和和战场应用会会遇到信道不不可靠和严重重干扰等问题题。另外，一些传传感器节点的的天线可能在在高度和发射射功率方面比比不上周围的的其它无线设设备，为了保保证这些低发发射功率的传传感器网络节节点正常完成成通信任务，，要求所选择择的传输介质质能支持健壮壮的编码和调调制机制。2、物理层帧结结构物理帧的第一一个字段是前前导码，字节节数一般取4，用于收发器器进行码片或或者符号的同同步。第二个个字段是帧头头，长度通常常为一个字节节，表示同步步结束，数据据包开始传输输。帧头与前前导码构成了了同步头。帧长度字段通通常由一个字字节的低7位表示，其值值就是后续的的物理层PHY负载的长度，，因此它的后后续PHY负载的长度不不会超过127个字节。物理帧PHY的负载长度可可变，称为物物理服务数据据单元(PHYServiceDataUnite,PSDU)，携带PHY数据包的数据据，PSDU域是物理层的的载荷。3、物理层设计计技术物理层需要考考虑编码调制制技术、通信信速率和通信信频段等问题题：①编码调制制技术影响占占用频率带宽宽、通信速率率、收发机结结构和功率等等一系列的技技术参数。比比较常见的编编码调制技术术包括幅移键键控、频移键键控、相移键键控和各种扩扩频技术。②提高数据据传输速率可可以减少数据据收发的时间间，对于节能能具有意义，，但需要同时时考虑提高网网络速度对误误码的影响。。一般用单个个比特的收发发能耗来定义义数据传输对对能量的效率率，单比特能能耗越小越好好。在低速无线个个域网(LR-PAN)的标准中，定义义的物理层是是在868MHz、915MHz、2.4GHz三个载波频段段收发数据。。在这三个频频段都使用了了直接序列扩扩频方式。标准非常适合合无线传感器器网络的特点点，是传感器器网络物理层层协议标准的的最有力竞争争者之一。目目前基于该标标准的射频芯芯片也相继推推出，例如Chipcon公司的CC2420无线通信芯片片，现在的SoC的CC2430、CC2530等。总的来看，针针对无线传感感器网络的特特点，现有的的物理层设计计基本采用结结构简单的调调制方式，在在频段选择上上主要集中在在433～464MHz、902～928MHz和2.4～2.5GHz的ISM波段。第一部分传传感器网络的的通信与组网网技术物理层一MAC协议二路由协议三2.MAC协议2.1MAC协议概述无线频谱是无无线通信的介介质，这种广广播介质属于于稀缺资源。。在无线传感感器网络中，，可能有多个个节点设备同同时接入信道道，导致分组组之间相互冲冲突，使接收收方难以分辨辨出接收到的的数据，从而而浪费了信道道资源，导致致网络吞吐量量下降。为了了解决这些问问题，就需要要设计介质访访问控制(MediumAccessControl，MAC)协议。所谓MAC协议就是通过过一组规则和和过程来有效效、有序和公公平地使用共共享介质。(1)采用分布式控控制还是集中中控制；(2)使用单一共享享信道还是多多个信道；(3)采用固定分配配信道方式还还是随机访问问信道方式。。目前无线传感感器网络MAC协议可以按照照下列条件进进行分类：本课根据上述述的第三种分分类方法，将将传感器网络络的MAC协议分为以下下三种：(1)时分复用无竞竞争接入方式式。无线信道时时分复用(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)方式给每个传传感器节点分分配固定的无无线信道使用用时段，避免免节点之间相相互干扰。(2)随机竞争接入入方式。如果采用无无线信道的随随机竞争接入入方式，节点点在需要发送送数据时随机机使用无线信信道，尽量减减少节点间的的干扰。典型型的方法是采采用载波侦听听多路访问(CarrierSenseMultipleAccess，CSMA)的MAC协议。(3)竞争与固定定分配相结结合的接入入方式。通过混合合采用频分分复用或者者码分复用用等方式，，实现节点点间无冲突突的无线信信道分配。。基于竞争的的随机访问问MAC协议采用按按需使用信信道的方式式，它的基基本思想是是当节点需需要发送数数据时，通通过竞争方方式使用无无线信道，，如果发送送的数据产产生了碰撞撞，就按照照某种策略略重发数据据，直到数数据发送成成功或放弃弃发送。典型的基于于竞争的随随机访问MAC协议是载波波侦听多路路访问(CSMA)接入方式。。在无线局局域网IEEE802.11MAC协议的分布布式协调工工作模式中中，就采用用了带冲突突避免的载载波侦听多多路访问(CSMAwithCollisionAvoidance，CSMA/CA)协议，它是是基于竞争争的无线网网络MAC协议的典型型代表。CSMA依侦听／发发送策略的的分类根据具体的的侦听／发发送策略，，可将CSMA分为非持续CSMA（non-persistentCSMA）当要发送帧帧的设备侦侦听到线路路忙或发生生冲突时，，会随机等等待一段时时间再进行行侦听；若若发现不忙忙则立即发发送；此策策略可以减减少冲突，，但会导致致信道利用用率降低，，以及较长长的延迟。。1-持续CSMA（1-persistentCSMA）当要发送帧帧的设备侦侦听到线路路忙或发生生冲突时，，会持续侦侦听；若发发现不忙则则立即发送送。当传播播延迟较长长或多个设设备同时发发送帧的可可能性较大大时，此策策略会导致致较多的冲冲突，导致致性能降低低。p-持续CSMA（p-persistentCSMA）当要发送帧帧的设备侦侦听到线路路忙或发生生冲突时，，会持续侦侦听；若发发现不忙，，则根据一一个事先指指定的概率率p来决定是发发送帧还是是继续侦听听（以p的概率发送送，1-p的概率继续续侦听）；；此种策略略可以达到到一定的平平衡，但对对于参数p的配置会涉涉及比较复复杂的考量量。正确使用以以上策略可可以在一定定程度上减减少冲突的的发生，但但无法彻底底解决冲突突问题。CSMA/CA载波侦听多多路访问／／冲突避免免（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMA/CA）此种方案采采用主动避避免碰撞而而非被动侦侦测的方式式来解决冲冲突问题。。可以满足足那些不易易准确侦测测是否有冲冲突发生的的需求，如如无线局域域网。CSMA/CA协议主要使使用两种方方法来避免免碰撞：设备欲发送送帧，且侦侦听到信道道空闲时，，维持一段段时间后，，再等待一一段随机的的时间依然然空闲时，，才提交数数据。由于于各个设备备的等待时时间是分别别随机产生生的，因此此很大可能能有所区别别，由此可可以减少冲冲突的可能能性。RTS-CTS握手（handshake）：设备欲欲发送帧前前，先发送送一个很小小的RTS（RequesttoSend）帧给目标标端，等待待目标端回回应CTS（CleartoSend）帧后，才才开始传送送。此方式式可以确保保接下来传传送数据时时，不会发发生冲突。。同时由于于RTS帧与CTS帧都很小，，让传送的的无效开销销变小。此方案应用用于无线局域网网的IEEE802.11标准。在IEEE802.11MAC协议基础上上，人们设设计出适用用于传感器器网络的多多种MAC协议。下面首先介介绍IEEE802.1lMAC协议的内容容，然后介介绍一种适适用于无线线传感器网网络的典型型MAC协议。2.2IEEE802.11MAC协议IEEE802.11MAC协议分为分分布式协调调功能(DistributedCoordinationFunction,DCF)和点协调功功能(PointCoordinationFunction，PCF)两种访问控控制方式，，其中DCF方式是IEEE802.11协议的基本本访问控制制方式。在DCF工作方式下下，载波侦侦听机制通通过物理载波侦侦听和虚拟载波侦侦听来确定无线线信道的状状态。物理理载波侦听听由物理层层提供，虚虚拟载波侦侦听由MAC层提供。IEEE802.11MAC协议规定了了三种基本本帧间间隔隔(InterFrameSpace，IFS)，用来提供供访问无线线信道的优优先级：（1）SIFS(shortIFS)：最短帧间间间隔。（2）PIFS(PCFIFS)：PCF方式下节点点使用的帧帧间间隔。。（3）DIFS(DCFIFS)：DCF方式下节点点使用的帧帧间问隔。。根据CSMA/CA协议，当节节点要传输输一个分组组时，它首首先侦听信信道状态。。如果信道道空闲，而而且经过一一个帧间间间隔时间DIFS后，信道仍仍然空闲，，则站点立立即开始发发送信息。。如果信道道忙，则站站点始终侦侦听信道，，直到信道道的空闲时时间超过DIFS。当信道最最终空闲下下来的时候候，节点进进一步使用用二进制退退避算法，，进入退避避状态来避避免发生碰碰撞。随机退避时时间按下面面公式进行行计算：退避时间=Random()×aSlottime其中，Random()是在竞争窗窗口[0，CW]内均匀分布布的伪随机机整数；CW是整数随机机数，它的的数值位于于标准规定定的aCWmin和aCWmax之间；aSlottime是一个时槽槽时间，包包括发射启启动时间、、介质传播播时延、检检测信道的的响应时间间等。网络节点在在进入退避避状态时，，启动一个个退避计时时器，当计计时达到退退避时间后后结束退避避状态。在在退避状态态下，只有有当检测到到信道空闲闲时才进行行计时。如如果信道忙忙，退避计计时器中止止计时，直直到检测到到信道空闲闲时间大于于DIFS后才继续计计时。当多多个节点推推迟且进入入随机退避避时，利用用随机函数数选择最小小退避时间间的节点作作为竞争优优胜者。802.11MAC协议通过立即主动确确认机制和预留机制提高性能。。在主动确确认机制中中，当目标标节点收到到一个发送送给它的有有效数据帧帧(DATA)时，必须向向源节点发发送一个应应答帧(ACK)，确认数据据已被正确确接收到。。为了保证证目标节点点在发送ACK过程中不与与其它节点点发生冲突突，目标节节点使用SIFS帧间隔。主主动确认机机制只能用用于有明确确目标地址址的帧，不不能用于组组播和广播播报文传输输。2.3典型MAC协议：S-MAC协议这里介绍一一种适用于于无线传感感器网络的的比较典型型的MAC协议，即S-MAC协议(SensorMAC)。这种协议议是在802.1lMAC协议的基础础上，针对对传感器网网络的节省省能量需求求而提出的的。S-MAC协议的适用用条件是传传感器网络络的数据传传输量不大大，网络内内部能够进进行数据的的处理和融融合以减少少数据通信信量，网络络能容忍一一定程度的的通信延迟迟。它的设设计目标是是提供良好好的扩展性性，减少节节点能耗。。通常无线传传感器网络络的无效能能耗主要来来源于如下下四种原因因：①空闲监监听②数据冲冲突③串扰④控制开开销（1）周期性侦侦听和睡眠眠机制S-MAC协议将时间间分为帧，，帧长度由由应用程序序决定。帧帧内分监听听工作阶段段和睡眠阶阶段。监听听/睡眠阶段的的持续时间间要根据应应用情况进进行调整。。当节点处处于睡眠阶阶段时，关关闭无线电电波，以节节省能量。。当然节点点需要缓存存这期间收收到的数据据，以便工工作阶段集集中发送。。具有相同调调度的节点点形成一个个所谓的虚虚拟簇，边边界节点记记录两个或或多个调度度。如果传传感器网络络的部署范范围较广，，可能形成成众多不同同的虚拟簇簇，使得S-MAC协议具有良良好的可扩扩展性。为了适应新新加入节点点，每个节节点要定期期广播自己己的调度信信息，使新新节点可以以与已经存存在的相邻邻节点保持持同步。如如果节点同同时收到两两种不同的的调度，如如图所示的的处于两个个不同调度度区域重合合部分的节节点，那么么这个节点点可以选择择先收到的的调度，并并记录另一一个调度信信息。（2）流量自适适应侦听机机制流量自适应应侦听机制制的基本思思想是在一一次通信过过程中，通通信节点的的邻居在通通信结束后后不立即进进入睡眠状状态，而是是保持侦听听一段时间间。如果节点在在这段时间间内接收到到RTS分组，则可可以立刻接接收数据，，无须等到到下一次调调度侦听周周期，从而而减少了数数据分组的的传输延迟迟。如果在在这段时间间内没有接接收到RTS分组，则转转入睡眠状状态直到下下一次调度度侦听周期期。（3）冲突和串串音避免机机制为了减少冲冲突和避免免串音，S-MAC协议采用了了与802.11MAC协议类似的的虚拟和物物理载波监监听机制，，以及RTS/CTS握手交互机机制。两者者的区别在在于当邻居居节点处于于通信过程程时，执行行S-MAC协议的节点点进入睡眠眠状态。（4）消息传递递机制S-MAC协议采用了了消息传递递机制，可可以很好地地支持长消消息的发送送。由于无无线信道的的传输差错错与消息长长度成正比比，短消息息传输成功功的概率要要大于长消消息。消息息传传递递机机制制根根据据这这一一原原理理，，将将长长消消息息分分为为若若干干个个短短消消息息，，采采用用一一次次RTS/CTS交互互的的握握手手机机制制预预约约这这个个长长消消息息发发送送的的时时间间，，集集中中连连续续发发送送全全部部短短消消息息。。这这样样既既可可以以减减少少控控制制报报文文的的开开销销，，又又可可以以提提高高消消息息发发送送的的成成功功率率。。S-MAC与IEEE802.11MAC协议议的的突突发发分分组组传传送送第一一部部分分传传感感器器网网络络的的通通信信与与组组网网技技术术物理理层层一MAC层二路由由协协议议三3.路由由协协议议3.1路由由协协议议概概述述路由由选选择择(routing)是指指选选择择互互连连网网络络从从源源节节点点向向目目的的节节点点传传输输信信息息的的行行为为，，并并且且信信息息至至少少通通过过一一个个中中间间节节点点。。路由由协协议议负负责责将将数数据据分分组组从从源源节节点点通通过过网网络络转转发发到到目目的的节节点点，，它它包包括括两两个个功功能能：：①寻寻找找源源节节点点和和目目的的节节点点间间的的优优化化路路径径；；②将将数数据据分分组组沿沿着着优优化化路路径径正正确确转转发发。。与传传统统网网络络的的路路由由协协议议相相比比，，无无线线传传感感器器网网络络的的路路由由协协议议具具有有以以下下特特点点：：（1）能能量量优优先先（2）基基于于局局部部拓拓扑扑信信息息（3）以以数数据据为为中中心心（4）应应用用相相关关在根根据据具具体体应应用用设设计计路路由由协协议议时时，，必必须须满满足足如如下下要要求求：：（1）能能量量高高效效（2）可可扩扩展展性性（3）稳稳健健性性（4）快快速速收收敛敛性性我们们从从各各种种应应用用的的角角度度出出发发，，将将路路由由协协议议分分为为四四类类：：（1）能能量量感感知知路路由由协协议议高效效利利用用网网络络能能量量是是传传感感器器网网络络路路由由协协议议的的一一个个显显著著特特征征。。为为了了强强调调高高效效利利用用能能量量的的重重要要性性，，这这里里将将它它们们划划分分为为能能量量感感知知路路由由协协议议。。能能量量感感知知的的路路由由协协议议从从数数据据传传输输的的能能量量消消耗耗出出发发，，讨讨论论最最少少能能量量消消耗耗和和最最长长网网络络生生存存期期等等问问题题。。（2）基于查询的的路由协议在诸如环境检检测、战场评评估等应用中中，需要不断断查询传感器器节点采集的的数据。在汇汇聚节点（查查询节点）发发出任务查询询命令，传感感器网络的终终端探测节点点向监控中心心报告采集的的数据。在这这类监控和检检测的应用问问题中，通信信流量主要是是查询节点和和传感器探测测节点之间的的命令和数据据传输，同时时传感器探测测节点的采集集信息通常要要进行数据融融合，通过减减少通信流量量来节省能量量，即数据融融合技术与路路由协议的设设计相结合。。（3）地理位置路路由协议在诸如目标