17、无线传感器网络路由与安全机制解析

无线传感器网络路由与安全机制解析

1. RCM 路由算法概述

RCM（一种新型的基于簇的多跳路由算法）主要包含簇构建阶段和数据转发阶段。

1.1 簇构建阶段

传感器部署到目标区域后，汇聚节点（sink）会通过泛洪方式发送初始控制包。每个节点通过初始泛洪获取到汇聚节点的距离值（cost），该值用于选举簇头并组织簇。由于簇头在数据转发时能耗大，所以需要设计高效的动态簇头轮换机制来平衡各节点的能耗。簇头会实时关注自身能量水平，若能量低于指定阈值，就会放弃簇头角色并将其交给其他节点。

1.2 数据转发阶段

• 簇内通信 ：采用时分多址（TDMA）模式，成员节点只能在簇构建阶段分配的通信时隙内向簇头发送数据，其余时间可进入睡眠状态。
• 簇间通信 ：簇头会在一个通信周期内聚合成员节点发送的数据包，然后将处理后的数据包发送出去。当某个簇头收到其他簇头发送的数据包时，需根据算法判断是否继续转发。

2. RCM 算法详细解析

2.1 簇构建算法

簇构建算法是 RCM 的基础，负责簇的构建、维护以及保证网络连通性。为清晰描述该算法，定义了四种控制消息：
| 消息类型 | 含义 | 内容 |
| ---- | ---- | ---- |
| ADV 消息 | 初始泛洪消息 | 包含到汇聚节点的距离值（cost） |
| HA 消息 | 簇头广告消息 | 包含簇头的硬件地址 |
| HS 消息 | 簇头固化消息 | 成员