18、基于数据中心路由评估查询驱动无线传感器网络中 LWT - MAC 性能

基于数据中心路由评估查询驱动无线传感器网络中 LWT - MAC 性能

1. 引言

无线传感器网络（WSNs）由小型低性能设备组成，这些设备能够感知环境指标，并将数据无线传输到一个或多个中央单元（即汇聚节点）。WSNs 在工业、军事、环境、健康和家庭自动化等众多领域有着广泛的应用前景。

WSNs 中的数据收集方式主要有三种：
- 事件触发（基于事件）
- 周期性监测应用（周期性）
- 响应汇聚节点发起的查询（基于查询）

不同的操作模式有不同的需求。例如，在监测应用中，由于单位时间内所需信息较少，WSNs 的流量负载较低。但在其他应用中，可能需要向汇聚节点报告特定事件或传播/回复查询，此时流量负载会显著增加，报告事件或回复查询的延迟也变得至关重要。

传统的无线自组网路由协议通常不适用于 WSNs，主要原因如下：
- 传统路由协议未考虑传感器节点通常依靠电池供电，能量有限。而能量消耗是 WSNs 的重要限制因素，因为它们常部署在难以到达的大面积区域，电池难以更换，这直接影响网络寿命。
- 大多数传统路由协议通常通过特定节点标识符从特定节点请求数据，而在 WSNs 中，传感器节点可能没有唯一的全局标识符，数据请求通常基于某些属性而非节点 ID，这就是数据中心路由。

定向扩散（Directed Diffusion）是一种著名的数据中心路由协议。汇聚节点向网络注入查询，传感器将其传播到目标区域。在此过程中，会动态创建通往汇聚节点的路由，事件检测时，数据响应会通过这些路径传回汇聚节点。不过，这种局部交互会创建许多替代路径和环路，若处理不当，会导致流量负载增加，甚至网络饱和，造成高数据包丢失率、高延迟和高