24、评估查询驱动无线传感器网络中LWT - MAC性能

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）由小型低能力设备组成，这些设备能够感知环境指标并将其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广泛的潜在应用。

WSNs的数据收集方式有多种：
- 事件触发（基于事件）
- 监测应用中的定期方式（周期性）
- 作为对汇聚节点发起查询的响应（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变得至关重要。

传统为无线自组织网络设计的路由协议通常不适用于WSNs，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。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，电池不易更换，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，但在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，常用于基于查询的场景。

Directed Diffusion是WSNs中著名的数据中心路由协议。汇聚节点向网络注入查询，传感器传播查询直到到达目标区域。在此过程中，会动态创建通向汇聚节点的路由，事件检测时，数据响应会通过这些路径传向汇聚节点。该协议虽能通过避免不必要的网络层路由操作和消除寻址方案节省能量，但局部交互会产生各种替代路径和环路，处理不当会导致流量负载增加，甚至网络