关键字 |
| 容错、无线先生网络、能源、路径片段 |
介绍 |
| 传感器网络是高度分布式的网络小,轻量级无线节点部署在大量监测环境或系统。每个节点的传感器网络包括三个子系统有传感器子系统、处理子系统、通信子系统。传感器子系统用于感官环境,处理子系统用于对感知数据执行本地计算和通信子系统用于与邻近传感器节点负责消息交换。传感器网络的优点是健壮、可靠、准确和容错。两个重要的操作在一个传感器网络数据传播。这是用于数据/查询的传播在整个网络中,数据采集是用来收集观测数据从各个传感器节点下沉。不同类型的传感器是地震、热、视觉、红外。 |
| 最近的技术进步,开发的小型节点,低成本、电池供电设备,本地处理和高效的无线通信的能力。这样的节点称为传感器节点。这些传感器节点效率计算在各种应用程序中,如办公大楼、工厂,和阅读某一特定地区的温度。每个传感器将有一个有限的一生,因此数据可能损失一些感知数据的处理由于电池供电,节点之间的碰撞,交流和多路径到达目的地的链接。因此为了将传感器节点在环境中,我们必须首先分析需要多少传感器节点的地形(区域内)。我们可以把传感器节点随机环境中或者我们可以使用一个基于网格的方法将传感器节点。 |
| 一个传感器节点可以由四个基本组件。他们如下(一)传感单元传感器用于感觉环境条件如温度、压力等。感觉到参数转换成数字形式使用ADC(模拟数字转换器)。(b)处理器单元包括一个处理器(单片机和记忆。(c)收发器单元包括无线发射机和接收机的部分。(d)动力装置使用电池剩余单位提供必要的权力。每个传感器节点是由电池供电,因此我们不能更换或充电电池一旦被部署在环境。整个传感器可以根据环境方面改变他们的电池,传感器节点是活动状态时,电池将75 - 100%的电池,它将传感环境感知数据传送到目的地。当传感器节点处于非活动状态,电池将10 - 40%的电池,它将只发送连接信息(你好消息)其他邻近节点到保持连接。 |
| 在传感器网络的节点数量可以大几个数量级比节点的数量在一个特设网络。传感器节点更容易失败和能源消耗,以及他们的来源通常不更换或充电电池。传感器网络将拥有的知识找到位置的高精度遥感数据在特定环境中;因此我们将使用位置发现系统。动员是一个可选的传感器节点,因为一些任务传感器节点应该从一个地方移动到另一个去找相关的遥感数据的应用程序。动力装置的传感器可以是一个太阳能电池或电池供电单元,传感数据传输越多,电池消耗。传感器节点可能没有独特的全球标识符(ID),如此独特解决传感器网络并不总是可行的。 |
关键概念 |
传感器网络 |
| 传感器网络是由大量的传感器节点,它们密集部署在现象或非常接近它。在传感器网络中节点的数目可以是几个数量级高于节点在一个特设网络。传感器节点部署密集。传感器节点是有限的,计算能力和内存。传感器节点很容易失败。传感器网络的拓扑变化频繁。传感器节点主要使用广播,大多数基于p2p的特设网络。传感器节点可能没有全球军事应用ID。监控友军,装备和弹药,相反的力量和地形战场监视侦察,战斗损伤评估、核、生物和化学攻击检测。在环境应用森林火灾探测,Biocomplexity环境的映射,洪水检测、精准农业。健康人类生理数据的应用程序平台,跟踪和监测病人和医生在医院,在医院药品监督管理局。 |
容错 |
| 容错是能够维持传感器网络功能没有任何中断由于传感器节点故障。容错级别取决于传感器网络的应用。这些水平是物理层、硬件、系统软件、中间件和应用程序[3]。物理层是用来使两个节点之间的通信。这是处理调制解调,encoding-decoding。主要用于降低成本及提高能源效率。在这一层等故障发生在身体上的沟通问题。第二个是硬件级,它包含计算引擎,存储子系统和电源。在这一层的一些错误可能发生故障和能源问题在电池和存储容量。第三个是系统软件,它包含操作系统和应用程序。 That mainly used for communication path in routing and rerouting using the protocols. It is support distributed and simultaneous execution of the algorithm. Several protocols are used for coordinate the distributed actions. Next one is the middleware, which contains the various actions like data aggregation, data filtering and sensor fusion. These tasks are related to the sensor reading. In heterogeneous application that can substitute the readings of one type of the sensors with the readings of another type of sensor under the low overhead. Another one is how many sensors of each type should be placed on a particular node and on which positions. Last one is application, in this level also fault tolerance can be addressed. Main advantage in this level that can be used to address fault in any type of resource. |
能源消耗 |
| 传感器节点能力监测各种环境条件如温度、压力、机械应力水平附着物等传感器节点有限的电池供电。一些技术用于降低无线传感器网络的能量水平。节电模式是用来把收发器可能并不总是有效的。操作在一个节能节电模式只有在时间大于某个阈值的模式。多跳还用于节能通信使用几个短裤啤酒花。 |
| 使用节能节点级和网络级。在节点级别动态电源管理是关闭的几个组成部分传感器节点在没有事件发生。在动态电压缩放(dv)处理器tome-varying计算负载,因此电压提供给它只能扩展以满足瞬时处理要求。实时任务调度程序应该积极支持德国焊接学会通过预测计算和通信负载。在网络级computation-communication权衡决定了当地执行计算每个节点和什么层次的聚合数据应该传达给邻居节点或BSs。交通分布和拓扑管理算法使用冗余的传感器节点数量使用替代路线,能源消耗在网络几乎是统一的。 |
比较研究 |
| 这部分包括一个研究和它的一些技术效率在提高系统性能和容错。 |
安全、高效的不相交多路径约束 |
| 安全、高效的不相交多路径建设[1],保证无线传感器网络的容错性能好。两种方法被用于这些技术SMRP和赛义夫。首先,多路径路由的方法,称为SMRP(支行多路径路由协议),由节点不相交的路径,显著提高网络的生命周期比较现有的解决方案。此外,传感器之间的消息交换是非常优因为我们计划要求每个节点只有一个消息建立可靠路由拓扑。第二种方法开发了一个有效的和轻量级的安全计划,名叫赛义夫(安全、高效的入侵-容错协议)基于上述多路径协议。赛义夫不同于现有intrusion-fault宽容解决方案通过提供一个完全分布式和网内执行,而不需要指基站的建设和安全检查。 |
自适应容错路由算法 |
| 自适应容错路由算法[4],保证无线传感器网络的重路由容错。在传感器网络路由方法专注于构建最好的路线,或路线,从数据源到沉在发送数据之前。提出一种算法适用于这个选择路线的概率增加数据到达汇聚节点的通信故障。使用一个算法,手表无线电活动检测故障发生时,然后需要行动的失败,重新路由数据通过不同的节点没有开始在另一个路径从源。增加的百分比数据在源节点在不增加网络的能源消耗超出合理水平。 |
| 播放一些查询数据包路由到其他节点形成一个有向树图的节点与根BS。这棵树是使用一个简单的最短路径优先方法形成的。谁给定节点的父树将其数据在网络上,直到它到达b。问题可能出现在这个方案因为某些原因父母不能转发邮件。可能是父节点的经历短暂甚至永久的失败。也可能是另一个广播网络碰撞与消息或者只是偶尔一般良好的无线电数据丢失。 |
| 重路由消息的分布式算法在无线传感器网络传输失败。结果从一个基于TinyOS mote硬件测试和TOSSIM模拟运行。已经看到,可以使用参数,如重试的次数,优化算法提供一个高的成功率,同时仍然节能良性和充满敌意的环境中。我们比较了影响能源和由于增加DSF成功率。我们提供了基于节点深度结果进一步表明,该算法的好处节点的网络,它更需要的地方,附近的那些废话。 |
无状态协议实时沟通 |
| 无状态协议实时通信[5],确保传感器网络的性能良好。速度中使用这种方法。许多优秀的协议已经发展为ad hoc网络。然而,特设传感器网络有额外的要求,没有具体解决。这些包括严格限制的实时要求和节点的计算能力、带宽和内存。通过网络速度保持所需的交付速度通过反馈控制的新颖组合和非确定性QoS-aware地理转发。这种组合的MAC和网络层的适应提高端到端延迟和提供良好的应对交通拥堵和空洞。在模拟GloMoSim和实现在伯克利微粒演示SPEEDis改进的性能和安全域相比,AODV,女朋友,速度s和SPEED-T。开发一种新的协议,满足实时特设传感器网络的需求情况。速度也利用地理位置使局部路由决策。 The difference is that SPEED is designed to handle congestion and provide a soft real-time communication service, which are not the main goals of previous location-based routing protocols. Moreover, SPEED provides an alternative solution to handle voids against approaches based on planar graph traversal and limited flooding |
直接扩散 |
| 直接扩散无线传感器网络[6],确保良好的性能在无线传感器网络的容错。定向扩散由几个元素组成:利益,数据消息,渐变和增援。感兴趣的消息是一个查询或审讯,指定一个用户想要什么。每个兴趣包含传感任务的描述所支持的传感器网络获取数据。通常,传感器网络中的数据收集或处理信息的一种物理现象。这些数据可以是一个事件的一个简短的描述感觉现象。在定向扩散,数据命名使用属性-值对。传感任务(或子任务)是整个传感器网络传播作为命名数据感兴趣。这种传播设置梯度在网络设计(即“画”事件。、数据匹配的兴趣)。具体地说,一个梯度方向状态中创建的每个节点接收感兴趣。 The gradient direction is set toward the neighboring node from which the interest is received. Events start flowing towards the originators of interests along multiple gradient paths. The sensor network reinforces one, or a small number of these paths. |
节能路由延迟保证 |
| 节能路由和延迟保证[2],确保传感器网络的高效能源。线性规划和路由协议是用来确保无线传感器网络的节能。LP的解决方案由一个近似迭代算法基于最小成本路径路由,每一步的实施有效地在一个分布式的方式。论文的第二部分包含延迟保证进入节能路由通过限制路由路径的长度从每个传感器节点到节点集合。路由协议对传感器网络最大化的目标时间,直到第一个节点死亡。表明,一生可以估计的最小生存期以来的节点在网络上的时间从5%到50%的节点的分离从美联社非常小,在美联社的质量数据减少由于节点的死亡。节能路由提供延迟保证通过限制路由路径的长度从每个传感器节点到美联社。减少电池寿命减少的结果的最大允许延迟显示相当大的不均匀分布的节点和不均匀的通过网络数据包生成模式。 |
最大化网络生命周期基于传输范围的调整 |
| 最大化网络生命周期基于传输范围调整[7],确保提高网络生命周期基于传输范围调整使用CETT和DETL。这两种算法用于获得不同的节点分布传播范围列表。CETT是近似最优搜索的算法生成树传播最大化网络寿命内电晕外部一步一步。DETL算法是基于每个电晕的因素,影响一生。每个电晕的传播范围和接收节点影响网络寿命的两个因素。如果电晕本地最大的每个节点能耗率(ECR),即局部最小的一生,它需要调整其传输范围或接收节点为了延长它的生命周期。集中式算法和分布式算法分配每个电晕对不同的传输范围的传感器节点分布。这两种算法不仅能减少搜索的复杂性,而且还获得结果近似最优解。能源模型数据的接收和传输和处理的低功耗无线传感器网络。这些算法是用来减少功率调整传感器网络的传输范围。 Spanning transmission tree is used for energy efficient in sensor networks. This method is compared with other algorithm that is more efficient and reliable to increase the network lifetime based on transmission range adjustment in wireless sensor networks. Corona model are used for adjusting the transmission range for saving the energy to increase the lifetime of the network in wireless sensor networks. These methods are used to reduce the searching complicity and obtain the optimal solution in the sensor networks. |
结论 |
| 本文调查相关的一些技术和算法的交流损耗,在无线传感器网络能耗。比较研究了有关的所有技术的优缺点。链接和路径和能耗是无线传感器网络中常见的问题。路由方法用于解决路径故障和传感器网络链接问题。为节约能源也使用一些技巧。各种方法研究与此相关的路径和能源问题,帮助解决问题和提高无线传感器网络的性能。 |
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数据乍一看 |
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| 图1 |
图2 |
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引用 |
- Challal Y, Ouadjaout, Lasla N, Bagaa M, Hadjidj A安全和高效的容错路由不相交多路径建设wirelesssensor网络。网络和计算机应用杂志》2011;34 (2):1380 - 97。
- Ergen SC, Varaiya p .节能路由延迟保证传感器网络。ACM无线网络2007:679 - 90。
- 国防K,踩踏P,阿尔贝托Sangiovanni-Vincentelli1。容错在无线传感器网络。计算机科学,colifornia大学。
- 格雷戈勒米,科伦。一种自适应容错路由算法在无线传感器网络。:《IEEE internationalconference普适计算和通信车间;2007年。p . 542 - 547。
- 他T,斯坦科维奇是的,Lu CY Abdelzaher T .速度:在传感器网络实时通信的无状态协议。:the23rd学报》国际会议分布式计算系统;2003年。46-55页。
- 埃斯特林Intanagonwiwat C, Govindan R, D, Heidemann J,席尔瓦f .定向扩散为无线传感器网络。IEEE / ACM事务onNetworking 2003; 11:2-16。
- 刘歌C、M,曹约,郑Y,龚HG,陈GH。最大化网络生命周期基于传输无线sensornetworks范围调整。计算机通信2009;32:1316-25
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