基于opnet的无线传感网组网协议研究-中国科学院沈阳自动化研究所

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1、第5期王忠锋等．基于OPNET的无线传感网组网协议研究639基于OPNET的无线传感网组网协议研究11，234王忠锋朱珍王英男顾洪群(1．中国科学院沈阳自动化研究所中国科学院工业信息学重点实验室，沈阳110016;2．中国科学院研究生院，北京100039;3．辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，沈阳100300;4．辽宁省电力有限公司，沈阳110006)摘要对无线传感器网络网状网特点深入剖析，提出了两种能够保证实时性的组网方案:被动组网和主动组网，用OPNET网络仿真软件对结合后的网络进行端到端时延验证，仿真结果表明:两种组网方案相结合能够保证网络实时性的同时，提高了

2、组网的灵活性和成功率。关键词无线传感器网络组网协议OPNET仿真中图分类号TH86文献标识码A文章编号1000-3932(2012)05-0639-04［3］无线传感器网络是由大量具有无线通信功能其特殊性原因在于:网络中各个节点的通信能传感器构成的动态、分布式和自组织的网络，其目力并不完全相同，例如由于节点发射功率不同而的是通过协作的方式将网络覆盖区域中感知对象导致的通信半径不同等;无线环境容易受到干扰［1］的采集信息以某种方式传达给用户。从而导致网络中各个节点的通信能力也不完全相典型的Mesh网络结构按功能不同将节点分同。为协调器、路由器和终端节点3类，终端节点

3、只负笔者提出的邻居交换过程如图1所示。责信号采集并将数据传给路由器，终端节点之间不进行任何通信。路由器根据自身路由信息把接收到的来自采集终端的数据信息发送到协调器。［2］在实际场合中终端节点往往具有路由器功能。路由建立是任何无线传感器网络必不可少的一个过程，路由建立的目的是为了实现协调器和网络节点的双向通信。笔者针对该网络提出了两种能够建立双向通信能力的组网策略:被动组网和主动组网。1邻居交换原理①邻居交换是实现组网的关键，其目的在于选择适当的邻居作为自己的父节点，甚至可以通过周期性邻居交换来检测邻居节点状态(在线或者图1邻居交换过程离线)，以此发起路由更新或路由

4、删除等路由维图1所示过程实现原理可简述为:节点A通护命令。过周期性的邻居交换向邻居节点B发送自身邻笔者提出的无线自组网方案中节点对信道的居表，邻居节点B判断接收到的邻居表中是否有占用采用分时复用策略，在一定时间戳范围内由自身，从而动态修改自身到邻居节点A的链路状某一特定节点独占信道，保证网络冲突处于最小。态(用OK或BAD标记)。可以看到在经过上述无线通信中的邻居交换并不总像有线通信一样，在无线通信中，节点A收到节点B的信号并①收稿日期:2012-03-12(修改稿)不意味着节点B到节点A是可靠的，这种现象在基金项目:国家科技重大专项基金资助项目(2010ZX03

5、006-有线通信中却是可以理解的。无线通信之所以有005-01)640化工自动化及仪表第39卷步骤后节点A和B之间链路建立。端节点到协调器的上行路由，所以转发节点知道2组网方案介绍应该把该响应报文转发给父节点，直到父节点为按是否由协调器发起组网过程可把组网方案协调器为止。同时该转发节点应记录到发起路由分为被动组网和主动组网，由协调器发起的组网响应节点的下行路由。重复上述过程就可实现协过程称之为被动组网，此时网络中所有节点被动调器到终端节点的下行路由。地接收来自协调器的组网指令，反之为主动组网。2．2主动组网两种方式各有其优缺点，以下对其实现过程和适主动组网的实现也

6、是建立在邻居交换基础上用场合作详细介绍。的，其路由结构与被动组网相同。主动组网与邻2．1被动组网居交换交叉在一起完成，网络节点在初始化时只被动组网是建立在邻居交换的前提之上的，有协调器的跳数被初始化为0，终端节点均为组网过程由协调器主动发起。路由表结构如图20xFF，其实现流程如图4所示。邻居交换开始后，［4］所示。网络中离协调器最近的节点首先接收到协调器发出的邻居交换报文，首先判断自己到协调器链路是否可达，如可达则将选择协调器为自身父节点返回路由更新报文，此过程实现一跳节点到协调图2路由表结构格式器的上行路由建立，协调器收到路由更新报文后，其实现流程如图3所示。

7、实现过程为:待邻记录到一跳节点的下行路由信息。居交换充分完成后，协调器广播停止邻居交换指令，待网络中所有节点停止邻居交换过程，协调器主动广播组网指令，接收到组网指令的节点首先从邻居表中选择合适的父节点，然后选择自己的时间戳返回路由响应或转发组网命令。重复上述过程可实现终端节点到协调器的上行路由。图4主动组网流程网络中的一跳节点状态发生如上变化后，继续进行周期性邻居交换，收到该邻居交换的终端节点从可双向通信的邻居表中根据某一策略(如［5］最小跳数原则等)选择一个最佳邻居作为父节点发起路由响应，此过程建立终端节点到协调器的上行路由。网络中收到该路由更新报文的终端图3被

8、动组网流程