基站分簇算法
① 石为人的学术成就
科研、成果、专着和论文： 在控制科学与工程学科建设中，石为人教授作为课题负责人和主研人完成和承担科研项目30余项，获省部级科技进步二等奖、三等奖各一项，国家实用新型专利二项。近五年，在国内外重要刊物上发表论文60余篇（其中SCI收录11篇、EI收录8篇）,国际学术期刊9篇，教材1部。 政务信息化实用技术基础，重庆大学出版社，2002年4月，副主编，编委会副主任,436千字,中
国版本图书CIP数据核字(2002)第020556号, ISBN 7-5624-2603-1/TP.363 (按时间排序)：
1） 许磊、石为人， Stepwise refinement localizationalgorithm for wireless sensor network，仪器仪表学报Vol.29 No.3 2008（2）P314-319EI收录，Accessionnumber：081211162459
2） 石为人、许磊、徐扬生，Localization algorithm with mobileanchor in static wireless sensor network 仪器仪表学报，Vol.28No.3 2007（3）p 385-393，EI收录，Accession number：071610558896
3) 石为人、邓鹏程、张 阳， The Application of Dynamic Programming AlgorithmIn Route Protocol of Wireless Sensor Network (WSN) Proceedings of the 26thChinese Control Conference July 26-31, 2007, Zhangjiajie, Hunan, China P615-618，EI收录，Accessionnumber：080211015373
4) 石为人、张 阳、邓鹏程，Time synchronization for wireless sensor networksbased on local level structure Proceedings of the 26th Chinese ControlConference July 26-31, 2007, Zhangjiajie, Hunan, China P652-655 ，EI收录，Accessionnumber 080211015524
5) Weiren Shi, Chao Huang，Jiuyin Yuan，AnEnergy-Aware On-Demand Clustering Routing Algorithm for Ad Hoc Networks，2007 International Conference on ConvergenceInformation Technology Hydai Hotel Gyongju, Korea 21-23 Nov, 2007，P618-622，EI收录，Accession number 083311457558
6) 石为人、许磊，一种面向无线传感器网络相对定位的分簇算法，计算机工程与应用.Vol.44No.24 P15-18，2008年8月21日
7) 黄超、石为人、周彬，一种能量感知的无线移动自组网路由协议，计算机工程与应用.Vol.43No.36 P163-168，2007年12月21日
8) 袁久银、石为人，基于聚合度的无线传感器网络自维护分簇算法，计算机工程与设计。Vol.28No.19 Oct.，2007, p4661-4663
9) 袁久银、石为人，基于慨率模型的无线传感器网络节点调度算法，Thescheling algorithm of probability model of wireless sensor network，仪器仪表学报Vol.28 No.8 增刊Ⅲ 2007（8）P240-243 ，EI收录，Accession number ：080211015524
10) 石为人、李玮伟，一种基于粗糙集理论的高校学生个人信用评价方法研究Diagnosis on the application of rough set theory in personal credit foruniversity students，仪器仪表学报Vol.28No.8 增刊Ⅲ 2007（8）P253-256 EI收录，Accessionnumber 080911125045
11) 黄 超、石为人，一种基于TDMA的AdHoc网络QoS路由算法研究，计算机工程与应用.Vol.44 No.6 P130-132.
12) 石为人、欧国建，基于单调速率调度算法的μC/OS-Ⅱ多任务周期的设计，计算机应用Vol.27 No.3 Mar。2007，P706-708
13)石为人、张杰、唐云建，无线传感器网络嵌入式网关的设计与实现，计算机应用Vol.26 No.11 Nov。2007，P2525-2527
14) 石为人等，面向芯片的嵌入式实时操作系统设计模型，重庆大学学报.Vol.29 No.1 Nov. 2006, p81-84
15) 石为人等，HierarchicalAgent Platform Based Pervasive Computing Infrastructure Dynamics of ContinuousDiscrete and Impulsive Systems-Series B-Applications & Algorithms 2:504-508 Sp. Iss. SI, 2005 ，SCI收录
16) 石为人等，LocationOptimization of Switch Apparatus in Radiation Electrical Distribution Network Using a TABU Search Algorithm ，Dynamicsof Continuous Discrete and Impulsive Systems-Series B-Applications &Algorithms 2: 509-512 Sp. Iss. SI, 2005，SCI收录
17) 石为人等，ACoordination Model of Multi-Embedded System for Pervasive Computing Dynamics ofContinuous Discrete and Impulsive Systems-Series B-Applications &Algorithms 2: 513-516 Sp.Iss. SI, 2005，SCI收录
18)石为人等，SensorNetwork Structure and Group Routing Strategy Based Pervasive Computing
Dynamics of Continuous DiscreteandImpulsive Systems-Series B-Applications & Algorithms 2: 810-815 Sp. Iss.SI, 2005，SCI收录
19) 鲜晓东，石为人等，AStudy on Local Image Reconstruction Based on Improved Iteration and DSP，Dynamics of Continuous DiscreteandImpulsiveSystems-Series B-Applications & Algorithms 2: 517-519 Sp. Iss. SI, 2005，SCI收录
20) 石为人、周彬等，普适计算：人本计算，计算机应用Vol.25No.7July. 2005, p1479-1484
21) 石为人等，关系型数据库SOM表的遍历算法的改进及实现，重庆大学学报. Vol.28 No.7 Jul. 2005, p82-85，2005年7月
22) 石为人等，旅游服务系统中的车辆监控与调度系统，重庆大学学报. ，Vol.28 No.8 Aug. 2005, p71-73，2005年8月
23) 石为人、马振红，基于DAG的拓扑排序改进算法及在BOM中的运用，计算机工程与应用Vol.41No.28（总第515期） Oct. 2005, p192—194
24) 石为人等，基于模拟退火算法的单机提前拖期模型，重庆大学学报.Vol.28 No.11 Nov. 2005, p50-52
25) 石为人等，GroupDecision Support System: Workflow And Models in GDSS Based on Coordination Mas Proceedings of 2004 International Conference on MachineLearning and Cybernetics IEEE, p228-232 Shanghai，China Aug 26-29 2004 ，EI收录,Accession number：04458446426
26) 石为人等，Amatter-element evaluation model for the indivial credit of universitystudents loan Proceedings of 2004 International Conference on Machine Learningand Cybernetics IEEE, p2853-2858 ，Shanghai，China Aug 26-29 2004 EI收录，Accession number:04458446948
27) 张黎、石为人，Anagent-based framework for distributed intelligent control systems Proceedingsof the SICE Annual Conference 2004 p 1795-1798 Sapporo, Japan Aug 4-6,2004，EI收录，Accessionnumber: 05068825456
28) 石为人等，Amatter-element evaluation model for the indivial credit of universitystudents loan Proceedings of 2004 International Conference on Machine Learningand Cybernetics IEEE, p2853-2858，Shanghai，China Aug 26-29 2004 EI收录，Accession number: 04458446948
29) Yang SX，Shi WR，Modellingthe Supercritical Fluid Extraction of Lycopene from Tomato Paste Waste UsingNeuro-Fuzzy Approaches Advances in Neural Networks - ISNN 2004: InternationalSymposium on Neural Networks, Proceedings, Part II Dalian,China, August 19-21,2004，SCI收录
30) 石为人等，FuzzyOptimum Decision-Based Multi-objective Decision-making System and ItsApplication in Determining the Credibility of Enterprise，Dynamics of Continuous DiscreteandImpulsiveSystems-Series B-Applications & Algorithms. 231-235 Suppl. S 2003. WatamPress, 317 Karen Place, Waterloo, Ontario, Canada N2L 6K8 SCI收录
31）石为人等，CooperativeManagement Model of Agent and Fuzzy Decision Algorithm under GroupDecision-making Systems.Dynamics of Continuous DiscreteandImpulsiveSystems-Series B-Applications & Algorithms. 231-235 Suppl. S 2003. WatamPress, 317 Karen Place, Waterloo, Ontario, Canada N2L 6K8，SCI收录
32）石为人等，A NewNeural Network Approach to Evaluate the Potential of Public Works，Proceedings of 2003 IEEE International Conferenceon Systems, Man & Cybernetics. V 5, 2003, p 4688-4693， EI收录，EIP03487751451
② 什么叫做网络的分簇
你在网络上发送一个东西，就是以簇为单位传送过去的
③ 5g接入密度怎么实现
超密集组网。
5G无线接入网采用了控制面与数据面的别离的技术，通过簇化集中控制，提升了系统容量和资源利用率。为了解决特定区域内持续发生高流量业务的热点高容量场景带来的挑战，5G超密集组网采用微基站进行热点容量补充，同时结合大规模天线、高频通信等无线技术，提高无线侧的吞吐量。5G超密集组网可以划分为宏基站+微基站及微基站+微基站两种模式，两种模式通过不同的方式实现干扰与资源的调度。在宏基站+微基站覆盖模式下，宏基站负责覆盖及微基站间资源协同管理，作为微基站间的接入集中控制模块，负责无线资源协调、小范围移动性管理，而由微基站负责容量，通过覆盖与容量的别离，从而实现接入网根据业务开展需求以及分布特性灵活部署微基站。在微基站+微基站的超密集覆盖模式下，微基站间的干扰协调、资源协同、缓存等那么是通过分簇化集中控制来实现。5G超密集组网在此模式下，在业务层面，由宏基站负责低速、高移动性类业务的传输，微基站主要承载高带宽业务。
基于超图理论的资源分配：微用户可共享频带，结合频率和功率的资源分配策略，满足小区用户 最小速率需求的前提下最大化每个信道吞吐量（即一条信道可被分配给多个用户），提高系统频谱利用率和信道利用率。
④ 分布式天线系统的图书目录
第一部分 信道分析和理论研究
第1章 分布式天线系统中的分集和复用：信道模型分析
1.1 引言
1.2 系统非相关和系统相关信道模型的比较
1.3 系统相关的信道特性
1.3.1 多径信道的一般描述
1.3.2 天线方向和系统工作频率对于信道特性的影响
1.4 分布式天线系统拓扑机构和信道模型
1.5 退化的单簇单跳（SCSB）信道的分集和自由度
1.5.1 分集增益计算
1.5.2 自由度计算
1.6 完整模型：接收机非理想情况下的多簇多跳（MCMB）信道
1.6.1 分集增益计算
1.6.2 自由度计算
1.7 示例
1.7.1 接收机理想情况下的SCSB信道
1.7.2 接收机非理想情况下的SCSB信道
1.7.3 接收机非理想情况下的MCMB信道
1.8 小结及开放性问题
参考文献
第2章 蜂窝系统中分布式天线处理的信息论分析
2.1 引言
2.2 系统模型
2.2.1 Wyner模型
2.2.2 发送/接收方法
2.3 上行信道
2.3.1 单单元处理
2.3.2 多单元处理
2.4 下行信道
2.4.1 单单元处理
2.4.2 多单元处理
2.4.3 分布式的迫零波束成型
2.5 终端间的协作
2.5.1 终端协作的Wyner模型
2.5.2 单单元处理和终端间的前向译码协作
2.5.3 多单元处理和终端间的前向译码协作
2.6 观点和讨论
2.7 文献笔记
参考文献
第3章 分布式天线蜂窝系统中的理论限
3.1 引言
3.2 分布式天线系统的结构优点
3.2.1 分布式天线蜂窝结构
3.2.2 传输策略和多接入
3.2.3 分布式天线系统的功率效率
3.2.4 信干噪比（SINR）
3.2.5 损耗概率
3.3 多单元分布式天线系统中的发射分集性能
3.4 多单元分布式天线系统中的容量
3.4.1 CSIT情况下的各态历经容量
3.4.2 CSIR情况下的各态历经容量
3.5 多单元分布式MIMO系统
3.5.1 系统模型
3.5.2 CSIT情况下的各态历经容量
3.5.3 CSIR情况下的各态历经容量
3.6 结论
参考文献
第4章 移动AdHoc网络中的协作通信：抽象链接概念的重思考
4.1 引言
4.1.1 协作通信：由上而下的动力
4.1.2 网络模型
4.2 协作通信的要素
4.2.1 协作无线电的物理层模型
4.2.2 性能增益
4.3 现有网络结构中的协作链路
4.3.1 基础网络的中心分割
4.3.2 含有协作网关的分组网络的连接
4.4 新AdHoc网络结构协作
4.4.1 随机协作编码
4.4.2 物理层协作的随机分组
4.4.3 随机协作的连接
4.5 结论
参考文献
第5章 分布式天线系统和亏秩MIMO系统的线性中继
5.1 引言
5.2 前向放大中继的协议
5.2.1 信号和信道模型
5.2.2 可达速率
5.2.3 带分布式中继阵列的系统（DRA）
5.2.4 带AdHoc中继的系统
5.2.5 例子
5.3 一种中继辅助亏秩MIMO信道的各项性能
5.3.1 系统模型
5.3.2 可达速率
5.3.3 结果
5.4 总结和展望
参考文献
第二部分 MAC和协议
第6章 无线传感器网络中的分布式信号处理
6.1 分布式检测和数据融合问题
6.2 融合架构
6.3 资源受限无线传感器网络中分布式检测/估计的近期进展
6.3.1 大规模系统中的检测
6.3.2 衰落信道下的检测性能
6.3.3 利用分布式传感器进行参数估计
6.4 无线传感器网络中模拟数据融合的近期研究成果
6.4.1 功率和带宽受限系统中确定性信号的分布式检测
6.4.2 功率和带宽受限系统中高斯随机信号的分布式检测
6.5 未来研究方向
6.6 小结
参考文献
第7章 分布式天线系统的资源最优分配
7.1 无线系统的资源分配
7.1.1 资源分配的最优架构
7.1.2 自适应技术
7.2 分布式信道的资源分配
7.2.1 系统和信道模型
7.2.2 注水和等功率分配
7.2.3 发射机完全信道状态信息（CSI）
7.2.4 发射机长期信道统计
7.2.5 小结
7.3 分布式天线系统中多用户资源分配
7.3.1 基于CDMA的资源分配
7.3.2 机会传输
7.3.3 小结
7.4 结论
参考文献
第8章 移动AdHoc网络中协同基于竞争的MAC协议和智能天线
8.1 简介
8.2 智能天线使用条件
8.2.1 输入
8.2.2 自适应结果
8.2.3 天线自适应模型
8.2.4 智能天线的使用条件
8.3 竞争MAC
8.3.1 机制
8.3.2 竞争MAC层协议
8.3.3 MANET竞争MAC协议的失败模式
8.3.4 使用智能天线与流行的竞争MAC协议
8.4 同步冲突分解MAC层协议
8.4.1 概述
8.4.2 采用单时隙Phase设计冲突分解信令
8.4.3 回声
8.4.4 天线使用策略
8.4.5 开发条件
8.5 MANET仿真中具有SCR的智能天线建模
8.5.1 智能天线建模过程
8.5.2 智能天线效果的建模
8.6 SCR的评估
8.6.1 仿真情况
8.6.2 实验
8.7 开放的问题和研究机会
8.7.1 使用智能天线建立MANET节点
8.7.2 使用SCR的高级概念
8.7.3 新的技术
8.8 结论
参考文献
第9章 具有虚拟MIMO的无线传感器网络跨层设计
9.1 引言
9.2 相关工作
9.2.1 无线传感器网络中关于虚拟MIMO设计的相关工作
9.2.2 无线传感器网络中关于可靠数据传输的相关工作
9.2.3 无线传感器网络中关于QoS保障的相关工作
9.3 基于虚拟MIMO方案的跨层设计
9.3.1 系统架构
9.3.2 单跳传输方案设计
9.3.3 端到端传输方案设计
9.4 跨层设计的理论分析
9.4.1 能耗及端到端QoS性能分析
9.4.2 参数优化
9.5 仿真分析
9.5.1 跨层设计的节能性能
9.5.2 跨层设计的QoS保障性能
9.6 结论及开放性的问题
参考文献
第10章 协作天线系统的分布式组织
10.1 引言
10.2 协作天线引入的动因
10.2.1 理论性能限及算法
10.2.2 室外测量
10.3 分布式系统概念
10.3.1 下行
10.3.2 上行
10.3.3 挑战与优化
10.4 开放性的问题
10.5 结论
参考文献
第三部分 案例及应用
第11章 室内分布式天线系统的实验研究
11.1 引言
11.1.1 动因
11.1.2 方法及目的
11.1.3 概述
11.2 实验描述
11.2.1 测量实验
11.2.2 测量环境及所采用的天线
11.2.3 X-dB窗及数据完整性
11.3 发射分集的后处理
11.3.1 下行分集
11.3.2 选择性分集
11.3.3 多径天线分集
11.3.4 同相发射分集
11.4 实验结果与问题
11.4.1 分集性能
11.4.2 覆盖
11.4.3 非平衡链路SNR及最优功率分配
11.5 结论及将来的工作
11.5.1 结论
11.5.2 将来的工作
参考文献
第12章 分布式天线系统案例
12.1 引言
12.2 案例：室内环境中的DAS
12.2.1 室内传播特性
12.2.2 用户配置方案
12.3 无线资源分配
12.3.1 功率分配与端口配置
12.3.2 动态信道分配
12.4 系统仿真
12.4.1 仿真假定
12.4.2 系统容量
12.5 结论及一些开放性问题
12.6 总结
参考文献
第13章 CDMA分布式天线系统的RF系统工程
13.1 引言
13.2 DAS小区特征
13.3 DAS小区室外传播及链路预算
13.3.1 DAS小区室外传播
13.3.2 DAS小区链路预算
13.4 DAS小区反向链路容量
13.5 DAS扇区分簇和基站分簇
13.5.1 CMI扇区分簇规则
13.5.2 BTS分簇
13.6 CMI小区重叠考虑
13.6.1 增量法
13.6.2 一致性方法
13.7 天线安装配置
13.7.1 CMI天线电缆规格
13.7.2 电缆绞合线的CMI天线安装配置
13.7.3 空间分集
13.7.4 天线隔离
13.7.5 天线灵敏度降低
13.8 DAS/CMI现场性能测量设计过程及效果
13.8.1 理论限
13.8.2 关于容量的现实因素
13.8.3 整体基站扇区容量
13.9 结论及将来的研究方向
13.9.1 结论
13.9.2 将来的研究方向
参考文献
第14章 多跳虚拟蜂窝网
14.1 引言
14.2 多跳VCN概念
14.3 无线多跳路由
14.3.1 路由构建过程
14.3.2 MHMRC分集
14.3.3 计算机仿真
14.4 无线多跳信道分配
14.4.1 CS-DCA在上行多跳通信中的应用
14.4.2 计算机仿真
14.5 结论
参考文献
第15章 DVB-H网络的DAS
15.1 DAS和DVB-H
15.1.1 DVB-H介绍
15.1.2 DVB-H中DAS的应用
15.2 DVB-H网络中有源中继器的应用
15.2.1 DVB-H中的软切换
15.2.2 使用中继器形成DVB-H中的虚拟小区
15.2.3 中继器辅助的软切换算法
15.2.4 仿真分析
15.3 DVB-H网络中有源中继器的应用
15.3.1 目前的研究状况
15.3.2 开放性问题
15.4 结论
参考文献
⑤ 高分求助有关AD HOC网络的问题
前言
Ad hoc网络的前身是分组无线网（Packet Radio Network）。在Ad hoc网络中，结点具有报文转发能力，结点间的通信可能要经过多个中间结点的转发，即经过多跳（MultiHop），这是Ad hoc网络与其他移动网络的最根本区别。结点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和运行。目前的移动通信大多需要有线基础设施（如基站）的支持才能实现。为了能够在没有固定基站的地方进行通信，一种新的网络技术——Ad Hoc网络技术应运而生。Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。Ad Hoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。
一、 Ad Hoc网络的概念
Ad hoc网络又称为多跳网络(multi-hop network)、无固定网络设施的网络(infrastructure less network)自组（self organization）网，自愈网或是对等网，它是一种逻辑意义上的组网方式，即强调在不依赖基础网络设施的前提下由一定范围内的移动终端动态的建立可以互联的网络。同时它还将现有的主要网络中广泛应用的中央控制管理的功能进行分布式处理，由网络各个节点同步完成，从而提高了网络抗干扰，抗故障的能力，也使其成为在许多特殊场合进行网络互联应用的主要方案。
Ad Hoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的节点均由移动主机构成。在Ad Hoc网络中，当两个移动主机（如图1中的主机A和B）在彼此的通信覆盖范围内时，它们可以直接通信。但是由于移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主机（如图1中的主机A和C）要进行通信，则需要通过它们之间的移动主机B的转发才能实现。因此在Ad Hoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。在Ad Hoc网络中，每个主机的通信范围有限，因此路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故Ad Hoc网络也被称为多跳无线网络。其结构如图2所示。
Ad Hoc网络可以看作是移动通信和计算机网络的交叉。在Ad Hoc网络中，使用计算机网络的分组交换机制，而不是电路交换机制。通信的主机一般是便携式计算机、个人数字助理（PDA）等移动终端设备。
Ad Hoc网络不同于目前因特网环境中的移动IP网络。在移动IP网络中，移动主机可以通过固定有线网络、无线链路和拨号线路等方式接入网络，而在Ad Hoc网络中只存在无线链路一种连接方式。在移动IP网络中，移动主机通过相邻的基站等有线设施的支持才能通信，在基站和基站（代理和代理）之间均为有线网络，仍然使用因特网的传统路由协议。而Ad Hoc网络没有这些设施的支持。此外，在移动IP网络中移动主机不具备路由功能，只是一个普通的通信终端。当移动主机从一个区移动到另一个区时并不改变网络拓扑结构，而Ad Hoc网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变。
二、 网络性能测试体系结构
Ad Hoc网络协议主要包括网络接入层协议(MAC)和路由协议。不同层次的协议由于所完成的功能不同，所以具有不同的测试指针。在网络测试中，要合理评价网络性能必须充分考虑不同层次的协议在性能上的差别。同时，对于不同的网络应用来说，各个层次协议性能对网络整体性能的影响也不尽相同。
Ad Hoc网络性能测试按照网络功能层次进行区分，主要分为以下三个方面的内容：通信终端物理性能测试，接入层协议测试和路由协议测试。
1. 通信终端物理性能测试
通信终端种类很多，包括数字电台、PDA、移动笔记本电脑等等。不同的无线终端由于硬件配置不同，其物理性能也不尽相同。物理性能测试内容主要包括：
* 数据发送速率：即终端设备可支持的最大传输带宽，对于多信道系统而言，还需要测试最大可用带宽。
* 传播距离：即设备的通信范围，主要与终端的发送功率，接收门限(信噪比)有关。多跳网络中，传播距离会对网络的拓扑关系产生重大的影响，也是MAC层协议设计通常需要考虑的问题[2][3]，也是影响网络吞吐量的因素之一。
* 差错控制能力：无线信道通常是不可靠信道，所以需要相应的差错控制能力，保证在一定的信道误码率下，可以完成正常数据通信。
2. 网络接入层性能测试
网络接入层(MAC)解决了隐终端和暴露终端的问题[2][3]。MAC层协议的性能会直接影响网络的整体性能。MAC层协议是Ad Hoc网络组网协议的基础，也是网络结点通信的第一步，只有高效、公平、有序地组织网络中的所有通信结点的链路层通信能力，才能保证上层网络互联协议(路由协议)的正常运行。网络接入层性能测试内容主要有：
* 接入时延：结点从有数据需要发送到数据的实际发送的时间间隔。是反映单个结点接入效率的重要参数，但是不能反映网络整体性能。
* 网络吞吐量：接入协议的性能还体现在网络吞吐量上，由于无线网络数据帧的碰撞会导致所有的发送方都要退避一段时间，然后重新发送数据，这就必然对系统的吞吐量产生影响。
* 优先级：网络中的结点按照优先级排序，优先级高的结点比优先级低的结点有更低的平均接入时延，这一点在同时承载数据业务和话音业务的网络中显得尤为重要。
* 公平性：优先级然保证了优先级高的结点有更低的接入时延，但是网络接入协议还必须同时保证优先级低的结点不会“饿死”，同等优先级的结点还要有相同或接近的接入时延参数。
3. 路由协议性能测试
路由协议的任务是维护网络拓扑，为结点之间的通信提供及时准确的路由信息，保证报文按照协议所提供的路径正确到达目的结点。针对现有Ad Hoc网络路由协议的特点，性能测试主要包括以下几个方面：
* 端到端时延与吞吐量：路由协议所处理的是源结点到目的结点之间的路径选择信息，所以源结点到目的结点之间(端到端)的行为最直接的测试内容就是时延和吞吐量。但是，这两个参数都与MAC层协议的效率直接相关。
* 路由发现时间(也称为路由重建时间)：直接说明了路由算法的效率，即从无法根? 萋酚杀淼玫铰酚傻降玫娇捎寐酚傻氖奔洹P枰�⒁獾氖牵�飧霾馐圆问�视糜谛枨笄��酚伤惴?span lang="EN-US">(反应式)[1][5]和具有事件触发更新功能的路由表驱动型路由算法(先应式)[1][6]。
* 路由表收敛时间：对于路由表驱动型路由算法而言，路由协议在运行期间，路由表从初始状态到路由表稳定状态通常会有一个自动更新的过程，这个时间通常称为路由表收敛时间。
* 路由协议的效率：任何路由协议在运行过程中，都要有一定的路由协议开销，用于在结点之间维护网络的拓扑信息。对于无线网络而言，网络带宽非常有限，协议开销直接影响网络带宽的利用率，进而影响网络的扩展性。所以路由协议的效率也是我们重点考虑的测试参数之一。
三、 Ad Hoc网络的特点
Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比，它具有以下特点：
1.无中心：Ad hoc网络没有严格的控制中心。所有结点的地位平等，即是一个对等式网络。结点可以随时加入和离开网络。任何结点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。
2.自组织：网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施。结点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，结点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。
3.多跳路由：当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转发。与固定网络的多跳不同，Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网络结点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。
4.动态拓扑：Ad hoc网络是一个动态的网络。网络结点可以随处移动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。
这些特点使得Ad hoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂窝移动通信网络和固定通信网络有着显着的区别。
Ad Hoc网络作为一种新的组网方式，具有以下特点。
3．1 网络的独立性
Ad Hoc网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础网络设施的支持，快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络通信设施，具有一定的独立性。Ad Hoc网络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信等应用。
3．2 动态变化的网络拓扑结构
在Ad Hoc网络中，移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的链路增加或消失，主机之间的关系不断发生变化。在自组网中，主机可能同时还是路由器，因此，移动会使网络拓扑结构不断发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。对于常规网络而言，网络拓扑结构则相对较为稳定。
3．3 有限的无线通信带宽
在Ad Hoc网络中没有有线基础设施的支持，因此，主机之间的通信均通过无线传输来完成。由于无线信道本身的物理特性，它提供的网络带宽相对有线信道要低得多。除此以外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰等多种因素，移动终端可得到的实际带宽远远小于理论中的最大带宽值。
3．4 有限的主机能源 < /span>
在Ad Hoc网络中，主机均是一些移动设备，如PDA、便携计算机或掌上电脑。由于主机可能处在不停的移动状态下，主机的能源主要由电池提供，因此Ad Hoc网络有能源有限的特点。
3．5 网络的分布式特性
在Ad Hoc网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联。一旦网络的某个或某些节点发生故障，其余的节点仍然能够正常工作。
3．6 生存周期短
Ad Hoc网络主要用于临时的通信需求，相对与有线网络，它的生存时间一般比较短。
3．7 有限的物理安全
移动网络通常比固定网络更容易受到物理安全攻击，易于遭受窃听、欺骗和拒绝服务等攻击。现有的链路安全技术有些已应用于无线网络中来减小安全攻击。不过Ad Hoc网络的分布式特性相对于集中式的网络具有一定的抗毁性。
四、Ad hoc网络的体系结构
1 结点结构
Ad hoc网络中的结点不仅要具备普通移动终端的功能，还要具有服文转发能力，即要具备路由器的功能。因此，就完成的功能而言可以将结点分为主机、路由器和电台三部分。其中主机部分完成普通移动终端的功能，包括人机接口、数据处理等应用软件。而路由器部分主要负责维护网络的拓扑结构和路由信息，完成报文的转发功能。电台部分为信息传输提供无线信道支持。从物理结构上分，结构可以被分为以下几类：单主机单电台、单主机多电台、多主机单电台和多主机多电台。手持机一般采用的单主机单电台的简单结构。作为复杂的车载台，一个结点可能包括通信车内的多个主机。多电台不仅可以用来构建叠加的网络，还可用作网关结点来互联多个Ad hoc网络。
2 网络结构
Ad hoc网络一般有两种结构：平面结构和分级结构。
在平面结构中，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。
分级结构中，网络被划分为簇。每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。在高一级网络中，又可以分簇，再次形成更高一级的网络，直至最高级。在分级结构中，簇头结点负责簇间数据的转发。簇头可以预先指定，也可以由结点使用算法自动选举产生。
分级结构的网络又可以被分为单频分级和多频分级两种。单频率分级网络中，所有结点使用同一个频率通信。为了实现簇头之间的通信，要有网关结点（同时属于两个簇的结点）的支持。而在多频率分组网络中，不同级采用不同的通信频率。低级结点的通信范围较小，而高级结点要覆盖较大的范围。高级的结点同时处于多个级中，有多个频率，用不同的频率实现不同级的通信。在两级网络中，簇头结点有两个频率。频率1用于簇头与簇成员的通信。而频率2用于簇头之间的通信。分级网络的每个结点都可以成为簇头，所以需要适当的簇头选举算法，算法要能根据网络拓扑的变化重新分簇。
平面结构的网络比较简单，网络中所有结点是完全对等的，原则上不存在瓶颈，所以比较健壮。它的缺点是可扩充性差：每一个结点都需要知道到达其他所有结点的路由。维护这些动态变化的路由信息需要大量的控制消息。在分级结构的网络中，簇成员的功能比较简单，不需要维护复杂的路由信息。这大大减少了网络中路由控制信息的数量，因此具有很好的可扩充性。由于簇头结点可以随时选举产生，分级结构也具有很强的抗毁性。分级结构的缺点是，维护分级结构需要结点执行簇头选举算法，簇头结点可能会成为网络的瓶颈。
因此，当网络的规模较小时，可以采用简单的平面式结构；而当网络的规模增大时，应用分级结构。美军在其战术互联网中使用近期数字电台（NTDR，Near Term Digital Radio）组网时采用的就是双频分级结构。
五、Ad Hoc网络的应用需求
Ad Hoc网络的应用范围很广，总体上来说，它可以用于以下场合：
a）没有有线通信设施的地方，如没有建立硬件通信设施或有线通信设施遭受破坏。
b）需要分布式特性的网络通信环境。
c）现有有线通信设施不足，需要临时快速建立一个通信网络的环境。
d） 作为生存性较强的后备网络。
Ad Hoc网络技术的研究最初是为了满足军事应用的需要，军队通信系统需要具有抗毁性、自组性和机动性。Ad Hoc网络满足了军事通信系统的这些需求。Ad Hoc网络采用分布式技术，没有中心控制节点的管理。当网络中某些节点或链路发生故障，其他节点还可以通过相关技术继续通信。Ad Hoc网络由移动节点自己自由组合，不依赖于有线设备，因此，具有较强的自组性，很适合战场的恶劣通信环境。Ad Hoc网络建立简单、具有很高的机动性。
近年来，Ad Hoc网络的研究在民用和商业领域也受到了重视。在民用领域，Ad Hoc网络可以用于灾难救助。在发生洪水、地震后，有线通信设施很可能因遭受破坏而无法正常通信，通过Ad Hoc网络可以快速地建立应急通信网络，保证救援工作的顺利进行，完成紧急通信需求任务。Ad Hoc网络可以用于偏远或不发达地区通信。在这些地区，由于造价、地理环境等原因往往没有有线通信设施，Ad Hoc网络可以解决这些环境中的通信问题。Ad Hoc网络还可以用于临时的通信需求，如商务会议中需要参会人员之间互相通信交流，在现有的有线通信系统不能满足通信需求的情况下，可以通过Ad Hoc网络来完成通信任务。
民用方面，Ad hoc网络也有非常广泛的应用前景。它的应用场合主要有以下几类：
1.军事应用：军事应用是Ad hoc网络技术的主要应用领域。
2.传感器网络：传感器网络是Ad hoc网络技术的另一大应用领域。对于很多应用场合来说传感器网络只能使用无线通信技术。而考虑到体积和节能等因素，传感器的发射功率不可能很大。使用Ad hoc网络实现多跳通信是非常实用的解决方法。分散在各处的传感器组成Ad hoc网络，可以实现传感器之间和与控制中心之间的通信。
3.紧急和临时场合：在发生了地震、水灾、强热带风暴或遭受其他灾难打击后，固定的通信网络设施（如有线通信网络、蜂窝移动通信网络的基站等网络设施、卫星通信地球站以及微波接力站等）可能被全部摧毁或无法正常工作，对于抢险救灾来说，这时就需要Ad hoc网络这种不依赖任何固定网络设施又能快速布设的自组织网络技术。
4.个人通信：个人局域网（PAN,Personal Area Network）是Ad hoc网络技术的另一应用领域。不仅可用于实现PDA、手机、手提电脑等个人电子通信设备之间的通信，还可用于个人局域网之间的多跳通信。蓝牙技术中的超网（Scatternet）就是一个典型的例子。
5.与移动通信系统的结合：Ad hoc网络还可以与蜂窝移动通信系统相结合，利用移动台的多跳转发能力扩大蜂窝移动通信系统的覆盖范围、均衡相邻小区的业务、提高小区边缘的数据速率等。
Ad Hoc网络在研究领域也很受关注，近几年的网络国际会议基本都有Ad Hoc网络专题，随着移动技术的不断发展和人们日益增长的自由通信需求，Ad Hoc网络会受到更多的关注，得到更快速的发展和普及。
六、 与其他移动通信系统的比较
1 蜂窝系统
蜂窝系统是覆盖范围最广的陆地公用移动通信系统。在蜂窝系统中，覆盖区域一般被划分为类似蜂窝的多个小区。每个小区内设置固定的基站，为用户提供接入和信息转发服务。移动用户之间以及移动用户和非移动用户之间的通信均需通过基站进行。基站则一般通过有线线路连接到主要由交换机构成的骨干交换网络。蜂窝系统是一种有连接网络，一旦一个信道被分配给某个用户，通常此信道可一直被此用户使用。蜂窝系统一般用于语音通信。
2 集群系统
集群系统与蜂窝系统类似，也是一种有连接的网络，一般属于专用网络，规模不大，主要为移动用户提供语音通信。
3 卫星通信系统
卫星通信系统的通信范围最广，可以为全球每个角落的用户提供通信服务。在此系统中，卫星起着与基站类似的功能。卫星通信系统按卫星所处位置可分为静止轨道、中轨道和低轨道3种。卫星通信系统存在成本高、传输延时大、传输带宽有限等不足。
上述移动通信系统都需要有线网络通信基础设施的支持，如基站、交换机、卫星等。这些设施的建立和运转需要大量的人力和物力，因此成本比较高，同时建设的周期也长。Ad Hoc网络不需要基站的支持，由主机自己组网，因此，网络建立的成本低，同时时间短，一般只要几秒钟或几分钟。上述通信系统中，移动终端之间并不直接通信，并且移动终端只具备收发功能，不具备转发功能。而Ad Hoc网络由移动主机构成，移动主机之间可以直接通信，而移动主机不仅收发数据，同时还转发数据。此外目前的移动通信系统主要为用户提供语音通信功能，通常采用电路交换，拓扑结构比较稳定。而Ad Hoc网络使用分组转发技术，主要为用户提供数据通信服务，拓扑结构易于变化。
七、移动IP和Ad Hoc网络的结合
实现移动和全IP是当今网络发展的两大趋势。随着手机使用的日益广泛和人们对移动所能提供的信息要求越来越高，人们更加希望能随时随地接入互联网。
对于Ad Hoc网络，网络是随时生成而且具有易构性，不需要事先存在的网络来支持，因此，应用很广泛也很简单。但是这种网络有很强的独立性，它可以单独存在，它的特性和它所使用的主动的、按需驱动的路由协议都令它难以与互联网通信，达到交互信息的目的。为了达到Ad Hoc网络中的移动主机可以在不同的Ad Hoc网络间移动和随时接入互联网，我们利用移动IP协议可在不同网络中漫游的特性，结合移动IP和Ad Hoc网络，即MIPMANET，提供一种将Ad Hoc网络使用按需驱动的路由机制，移动IP提供代理地址和反向隧道的Ad Hoc网络接入互联网的解决方案。图3为Ad Hoc网络接入互联网的模型。
八、管理Ad Hoc网络面临的问题
Ad Hoc网络的特性决定了管理上比有线网络复杂许多，因为网络拓扑的动态变化，要求网络管理也是动态自动配置。而且要考虑到移动节点本身的限制，例如能源有限、链路状态变化和有限的存储能力等，因此，要将管理协议给整个网络带来的负荷考虑在内。最后还要考虑到网络管理对不同环境的适用性等。
具体Ad Hoc网络管理? 枰�饩龅奈侍馕�韵录阜矫妫?span lang="EN-US">
a）网络管理协议的一个重要任务是使网管知道网络的拓扑结构。在有线网络中，由于网络变化不频繁，所以这点容易做到。但在移动网络中，节点的移动导致拓扑结构变化太频繁，网管需定期收集节点的连接信息，这无疑会加大网络的负荷。
b） 大多数节点使用电池供电，所以要保证网络管理的负荷限制在最小值以节省能源。要尽量减少收发和处理的节点数，但这是与需要拓扑结构的定期更新相矛盾的。
c） 能源的有限性和节点的移动性导致节点随时可能与网络分离，这要求网络管理协议能够及时觉察节点的离开和加入，而更新拓扑结构。
d）无线环境下信号质量变化大。信号的衰退和拥塞都会使网管误认为节点已离开，因此，网管必须能够区分是由于节点移动还是由于链路质量的原因导致连接中断。网管必须询问物理层，但这样会违反OSI的层次管理结构。
f） Ad Hoc网络通常应用于军事，因此，要防止窃听、破坏和侵入。所以网管需要结合加密和认证过程。
由上可见Ad Hoc网络的网络管理是与传统网络不同的，要解决的问题包括如何有效地收集网络的拓扑信息，如何处理动态的网络配置和安全保密问题。
特殊问题：
1． 特殊的信道共享方式
通信网络中的信道共享方式一般有三种：点对点、点对多点和多点共享。点对点是最简单的共享方式，两个结点可以共享一个信道（有线或无线）。点对多点共享一般用于有中心站控制的无线信道，例如蜂窝移动通信系统的无线信道。在这种方式中，终端（如移动电话）在中心站（如基站）的控制下共享一个或多个无线信道，所有终端均处在中心站的覆盖范围内。多点共享指多个终端共享一个广播信道，以太网就是最典型的多点共享方式。在多点共享方式中，一个终端发送报文，所有的终端都可以听到，即相当于一个全互联的网络，我们称这种共享方式下的信道为一跳共享广播信道。
Ad hoc网络的信道共享方式与它们不同。虽然Ad hoc网络的无线信道也是一个共享的广播信道，但它不是一跳共享的。因为当一个结点发送报文时，只有在它覆盖范围内的结点（称为邻居）才能够收到，而覆盖范围外的结点则感知不到任何通信的存在。这恰恰也是Ad hoc网络的优势所在，发送结点覆盖范围外的结点不受发送结点的影响，它们也可以同时发送报文。我们称Ad hoc网络的共享信道为多跳共享广播信道。
多跳共享广播信道带来的直接影响就是报文冲突与结点所处的位置相关。在一跳共享的广播信道中，报文冲突是个全局事件。所有结点要么都收到正确的报文，要么都会感知到报文冲突。而在Ad hoc网络中，报文冲突只是局部事件，并非所有结点都可以感知到。一个结点正确收到了一个报文，该报文可能会在另一个结点处发生冲突。也可能报文在接收结点处发生了冲突，而发送结点丝毫觉察不到。也就是说发送结点和接收结点感知到的信道状况不一定相同，由此将会带来隐终端、暴露终端等一系列的特殊问题。
由于Ad hoc网络特定的信道共享方式，基于点对多点共享信道和一跳共享广播信道接入协议无法被Ad hoc网络直接使用，需要为它设计专用的信道接入协议。信道接入协议是报文在信道上发送和接收的直接控制者，它的行为对Ad hoc网络的性能起着决定性的作用。因此，信道接入协议一直是Ad hoc网络技术的研究重点之一。
2 动态拓扑
Ad hoc网络中的结点不仅可以自由移动，还可以随时开机和关机。这将造成网络拓扑的动态变化。考虑到Ad hoc网络的多跳特性，结点要有报文转发功能，这要求结点实现相应的路由协议。传统的基于因特网的路由协议是为相对稳定的网络拓扑而设计的，它们无法满足快速变化拓扑网络的需要。因此，路由协议也成了Ad hoc网络的研究特点。
现有的Ad hoc网络路由协议可以分为先应式（Proactive）、反应式（Reactive）和混合式三种。（1）先应式路由协议又被称为表驱动（Table-driven）路由协议，它通过连? �丶觳饬绰分柿浚�笨涛�ぷ既返耐�缤仄撕吐酚尚畔ⅰF?/span>优点是发送报文时可以立即得到正确的路由，缺点是开销太大。（2）反应式路由协议，又称为随选 路由（On-Demand Routing），并不时刻维护准确的路由信息，仅当需要时才查找路由。其优点是降低了路由维护的开销，缺点是查找路由会引入较大的时延。结点先应式和反应式特点的路由协议称为混合式路由协议。它在局部范围内使用先应式路由协议，以缩小路由控制消息传播的范围。当目标结点较远时，通过查找发现路由。这样既可以减少路由协议的开销，时延特性也得到了改善。
鉴于路由协议的重要性，IETF的MANET工作组目前专注于Ad hoc网络路由协议的研究。虽然已经取得了一定的成果，但仍有很多问题没有解决。
九、 结论
Ad Hoc网络是一种新颖的移动计算机网络的类型，它既可以作为一种独立的网络运行，也可以作为当前具有固定设施网络的一种补充形式。其自身的独特性，赋予其巨大的发展前景。在Ad Hoc网络的研究中还存在许多亟待解决的问题：设计具有节能策略、安全保障、组播功能和QoS支持等扩展特性的路由协议，以及Ad Hoc网络的网络管理等。今后将重点致力于Ad Hoc网络中网络监视、节点移动性管理、抗毁性管理和安全管理等方面的研究。
⑥ 专题推荐 - 农业传感器与物联网专题
本专题我共整理了10篇文章，来自中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、南京农业大学、英国林肯大学、华南农业大学、江南大学、国家农业智能装备工程技术研究中心、浙江大学、中国科学院、吉林农业大学、西北农林 科技 大学、国家信息农业工程技术中心等单位。
文章包含农产品质量安全纳米传感器、太阳能杀虫灯、分簇路由算法、农田物联网混合多跳路由算法、水产养殖溶解氧传感器研制、土壤养分近场遥测方法、农机远程智能管理平台、水肥浓度智能感知与精准配比、果园多机器人通信等内容，供大家阅读、参考。
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[8]孙浩然, 孙琳, 毕春光, 于合龙. 基于粒子群与模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法[J]. 智慧农业(中英文), 2020, 2(3): 98-107.
SUN Haoran, SUN Lin, BI Chunguang, YU Helong. Hybrid multi-hop routing algorithm for farmland IoT based on particle swarm and simulated annealing collaborative optimization method[J]. Smart Agriculture, 2020, 2(3): 98-107.
摘要： 农业无线传感器网络对农田土壤、环境和作物生长的多源异构信息的获取起关键作用。针对传感器在农田中非均匀分布且受到能量制约等问题，本研究提出了一种基于粒子群和模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法（PSMR）。首先，通过节点剩余能量和节点度加权选择簇首，采用成簇结构实现异构网络高效动态组网。然后通过簇首间多跳数据结构解决簇首远距离传输能耗过高问题，利用粒子群与模拟退火协同优化方法提高算法收敛速度，实现sink节点加速采集簇首中的聚合数据。对算法的仿真试验结果表明，PSMR算法与基于能量有效负载均衡的多路径路由策略方法（EMR）相比，无线传感器网络生命周期提升了57%；与贪婪外围无状态路由算法（GPSR-A）相比，在相同的网络生命周期内，第1个死亡传感器节点推迟了两轮，剩余能量标准差减少了0.04 J，具有良好的网络能耗均衡性。本研究提出的PSMR算法通过簇首间多跳降低远端簇首额外能耗，提高了不同距离簇首的能耗均衡性能，为实现大规模农田复杂环境的长时间、高效、稳定地数据采集监测提供了技术基础，可提高农业物联网的资源利用效率。
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[9]毛文菊, 刘恒, 王东飞, 杨福增, 刘志杰. 面向果园多机器人通信的AODV路由协议改进设计与测试[J]. 智慧农业(中英文), 2021, 3(1): 96-108.
MAO Wenju, LIU Heng, WANG Dongfei, YANG Fuzeng, LIU Zhijie. Improved AODV routing protocol for multi-robot communication in orchard[J]. Smart Agriculture, 2021, 3(1): 96-108.
摘要： 针对多机器人在果园中作业时的通信需求，本研究基于Wi-Fi信号在桃园内接收强度预测模型，提出了一种引入优先节点和路径信号强度阈值的改进无线自组网按需平面距离向量路由协议（AODV-SP）。对AODV-SP报文进行设计，并利用NS2仿真软件对比了无线自组网按需平面距离向量路由协议（AODV）和AODV-SP在发起频率、路由开销、平均端到端时延及分组投递率4个方面的性能。仿真试验结果表明，本研究提出的AODV-SP路由协议在发起频率、路由开销、平均端到端时延及分组投递率4个方面的性能均优于AODV协议，其中节点的移动速度为5 m/s时，AODV-SP的路由发起频率和路由开销较AODV分别降低了3.65%和7.09%，节点的移动速度为8 m/s时，AODV-SP的分组投递率提高了0.59%，平均端到端时延降低了13.09%。为进一步验证AODV-SP协议的性能，在实验室环境中搭建了基于领航-跟随法的小型多机器人无线通信物理平台并将AODV-SP在此平台应用，并进行了静态丢包率和动态测试。测试结果表明，节点相距25 m时静态丢包率为0，距离100 m时丢包率为21.01%；动态行驶时能使机器人维持链状拓扑结构。本研究可为果园多机器人在实际环境中通信系统的搭建提供参考。
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[10]黄凯, 舒磊, 李凯亮, 杨星, 朱艳, 汪小旵, 苏勤. 太阳能杀虫灯物联网节点的防盗防破坏设计及展望[J]. 智慧农业(中英文), 2021, 3(1): 129-143.
HUANG Kai, SHU Lei, LI Kailiang, YANG Xing, ZHU Yan, WANG Xiaochan, SU Qin. Design and prospect for anti-theft and anti-destruction of nodes in Solar Insecticidal Lamps Internet of Things[J]. Smart Agriculture, 2021, 3(1): 129-143.
摘要： 太阳能杀虫灯在有效控制虫害的同时，可减少农药施药量。随着其部署数量的增加，被盗被破坏的报道也越来越多，严重影响了虫害防治效果并造成了较大的经济损失。为有效地解决太阳能杀虫灯物联网节点被盗被破坏问题，本研究以太阳能杀虫灯物联网为应用场景，对太阳能杀虫灯硬件进行改造设计以获取更多的传感信息；提出了太阳能杀虫灯辅助设备——无人机杀虫灯，用以被盗被破坏出现后的部署、追踪和巡检等应急应用。通过上述硬件层面的改造设计和增加辅助设备，可以获取更为全面的信息以判断太阳能杀虫灯物联网节点被盗被破坏情况。但考虑到被盗被破坏发生时间短，仅改造硬件层面还不足以实现快速准确判断。因此，本研究进一步从内部硬件、软件算法和外形结构设计三个层面，探讨了设备防盗防破坏的优化设计、设备防盗防破坏判断规则的建立、设备被盗被破坏的快速准确判断、设备被盗被破坏的应急措施、设备被盗被破坏的预测与防控，以及优化计算以降低网络数据传输负荷六个关键研究问题，并对设备防盗防破坏技术在太阳能杀虫灯物联网场景中的应用进行了展望。
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用群组传递信息到基站，合理利用了节点的小型传输距离，只需要少量的节点就可以传输到远方的基站去。但是低能耗自适应分簇(LEACH)协议比传统的群组传递算法要厉害，
因为在该协议中,簇头在簇内数据融合的过程中根据成员节点的位置信息估计感知到
相同事件的邻居簇;然后数据在这些簇头间进行多跳的数据融合后传递给基站.
这样大量地节省了能量耗散，因为辅助计算比通讯的成本要低。
⑧ 无线传感器网络中的LEACH和LEACH-C有什么具体区别
LEACH基本思想是通过随机循环地选择簇头节点 ,从而将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中 ,达到降低网络能源消耗、 提高网络整体生存时间的目的。
简单来说，LEACH-C是LEACH的后期版本，对分簇的算法进行了一定的改进，不再是原先的随机选择簇头节点的方式。LEACH-C协议是一种集中式的分簇路由协议，在LEACH-C协议每个周期的开始阶段， 所有节点把自己的位置信息和剩余能量值发往基站。 基站在收到这些信息后，首先计算所有节点的平均能量值，把能量不低于平均能量值的节点作为候选节点。 这种方式能够减少选举簇头时因通信而消耗的能量， 从而有更多的剩余能量用于传输数据。
⑨ 关于随机生成节点，想在ns2里模拟分簇网络，但实现分簇算法觉得挺麻烦的，就想模拟下已经分好簇的网络 。
这个很好弄啊，可以在tcl里面实现也可以在C++里面实现，用random就行。NS2里面通过TCL机制和C++协同工作，入门有点晕，具体问题可以给我发邮件[email protected]
⑩ 什么是无线传感技术
科技发展的脚步越来越快，人类已经置身于信息时代。作为信息获取的一种重要、基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，传感器节点可以连续不断地进行数据采集、事件检测、事件标识、位置监测和节点控制，传感器节点的这些特性和无线连接方式使得无线传感器网络的应用前景非常广阔，随着无线传感器网络的深人研究和广泛应用，无线传感器网络将逐渐深入到人类生活的各个领域。传感器信息获取技术已经从过去的单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展，并将会带来一场信息革命。
【关键词】：信息时代、传感器技术、无线连接、信息革命
1引言
无线传感器网络(WSN, Wireless Sensor Net-work )综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。
无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一，它将会对人类未来的生活方式产生深远影响。本文将先介绍无线传感器网络的概念和特点，再探讨WSN在人们生活中的一些应用模型以及在发展中所遇到的一些问题。
2无线传感器网络
2.1无线传感器网络简介
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由许多个功能相同或不同的无线传感器节点通过自组织方式形成的无线网络。每个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)以及供电模块(电池、DC/DC能量转换器)等组成。节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或簇头节点(cluster-head node)的角色。作为数据采集者，数据采集模块收集周围环境的数据(如温度和湿度)，通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站(base station)或汇节点(sink node);作为数据中转站，节点除了完成采集任务外，还要接收邻居节点的数据，并将其转发到距离基站最近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点，簇头节点负责收集该类内所有节点采集的数据，经数据融合后，发送到基站或汇节点。这些传感器节点可以任意地部署在监测区域内，彼此通过无线通信形成一个多跳的、自组织的网络来完成信息采集、数据传输和信息处理。无线传感器网络通过节点的数据采集和传输，可以在任何时间、任何地点获取对象的信息，对环境的变化具有很强的鲁棒性，因此它具有广泛的应用前景，可以应用于军事情报侦察、工业生产过程控制、环境监测和保护以及现代化交通管理等领域。
2.2无线传感器网络的节点结构及网络体系结构
网络体系结构是网络的协议分层以及网络协议的集合，是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述，对无线传感器网络来说，其网络体系结构不同于传统的计算机网络和通信网络。网络体系结构由分层的网络通信协议、传感器网络管理以及应用支撑技术三部分组成。
2.2.1 传感器网络节点结构
传感器网络节点的基本组成包括如下4个基本单元：传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)以及电源。此外，可以选择的其他功能单元包括：定位系统、移动系统以及电源自供电系统等。
2.2.2 传感器网络的体系结构
网络体系结构是网络的协议分层以及网络协议的集合，是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述，对无线传感器网络来说，其网络体系结构不同于传统的计算机网络和通信网络。网络体系结构由分层的网络通信协议、传感器网络管理以及应用支撑技术三部分组成。分层的网络通信协议结构类似于TCP／IP协议体系结构；传感器网络管理技术主要是对传感器节点自身的管理以及用户对传感器网络的管理；在分层协议和网络管理技术的基础上，支持了传感器网络的应用支撑技术。
2.3无线传感器网络的物理组成
无线传感器网络的传感器节点个数通常很多,它们不仅体积小、成本低,另外还要求传感器节点功耗非常低,以满足用电池即可维持长时间的工作状态。因此这些特点决定了对传感器节点的设计需要在尽可能简单的情况下满足应用需求。无线传感器节点是由硬件层与软件层的配合完成任务。
2.3.1 无线传感器硬件层
硬件层一般都包括以下四个单元:供电单元、数据采集单元(包括传感器和A/D模数转换器件)、数据处理单元(包括存储器和微控制器)、无线通信单元。微控 制器作为传感器节点运“心脏”,在上面运行着嵌入式系统软件,从而对另外三个单元的工作进行控制。在硬件的选取上,尽量采用低功耗器件,还可以考虑在无数 据采集和无数据通信的时候命令微控制器进入“睡眠”状态并可切断无线通信单元的部分电源,从而降低功耗。
2.3.2 无线传感器软件层
无线传感器网络的软件层包括三个层次:硬件抽象层、系统服务层和应用层。硬件抽象层用来实现对硬件平台(供电、数据采集、数据处理和无线通信单元)的抽象,为上层屏蔽底层硬件细节,简化系统平台移植。系统服务层包括通信服务、传感服务、能耗管理服务、实时内核等四部分,在这个层次中除了实现操作系统如任务调度、信号量等内核服务外,还将完成各种路由、安全算法的实现,并支持各类通信传输协议。应用层是由用户根据具体应用的需要定义,利用系统服务层提供的接口,能方便的设计出上层软件。
软件层用来控制硬件层,是整个传感器的“大脑”,除了最基本的数据采集和发送之外,根据应用的场合,还需要实现关于网络拓扑、自组织、路由选择、能耗节 约、错误处理、可靠性保证等一系列的算法与设计。对于一些简单的应用可以使用单一循环逻辑的软件来完成。而一些复杂性较高的应用场景就有必要使用针对无线传感器网络特点的嵌入式操作系统。。
2.4 无线传感器网络主要特点 1．自组织网络
在无线传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础设备的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定。节点之间的相互邻居关系也不能预先知道，如通过飞机撒播大量传感器节点在面积广大的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在无线传感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些传感器节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在无线传感器网络中的节点个数就动态的增加或减少，从而使网络的拓扑结构随之动态变化。无线传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。
2．多跳路由
网络中节点通信距离有限，一般在几十到几百米范围内，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。拟定网络的多跳路由使用网关和路由器来实现，而无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的，没有专门的路由设备。这样每个节点既可以是信息的发起者，也可以是信息的转发者。
3．动态网络拓扑
无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络运行；一个节点也可能由于工作的需要而被添加到网络中。在某些特殊的应用中，无线传感器网络是移动的，传感器节点可能会因能量消耗完或其他故障而终止工作，这些因素都会使网络拓扑发生变化。
4.以数据为中心的网络
传感器网络是一个任务型的网络，脱离传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。传感器网络中的节点采用编号标识，节点编号是否需要全网唯一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的传感器与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或者传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器是一个以数据为中心的网络。
2.5 无线传感器网络的发展现状
早在上世纪70年代，就出现了将传统传感器采用点对点传输、连接传感控制器而构成传感器网络雏形，我们把它归之为第一代传感器网络。随着相关学科的不断发展和进步，传感器网络同时还具有了获取多种信息信号的综合处理能力，并通过与传感控制器的相联，组成了有信息综合和处理能力的传感器网络，这是第二代传感器网络。而从上世纪末开始，现场总线技术开始应用于传感器网络，人们用其组建智能化传感器网络，大量多功能传感器被运用，并使用无线技术连接，无线传感器网络逐渐形成。
近年来,无线通信技术和微电子技术的不断进步,大大地推动了无线传感器网络的迅猛发展。无线传感器网络是任意部署在一定地理范围内的大量体积微小的传感器节点所组成的自组织网络。这些微小的节点具有数据采集，信号处理和无线通信等功能，彼此通过无线通信，相互协调形成一个智能的传感网络。无线传感器网络通过节点的数据采集和传输，可以在任何时间，任何地点获取对象的信息，对环境的变化具有很强的鲁棒性。因此，通过合理的节点部署和网络设计，无线传感器网络能够在危险，恶劣的环境中执行任务，比如敌方军事报侦察。但是，由于节点本身设计制造成本低，体积微小的特点，单个节点只能携带有限的能量，进行简单的局部信号处理及短距离的无线通信。因此，如何设计高效的分布式信号处理算法以降低网络中能量和带宽的消耗已成为当前无线传感器网络研究的热点问题之一。
3 无线传感器网络的关键技术
无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，有非常多的关键技术有待发现和研究。而功耗和安全问题对于无线传感器网络来说，是两个最重要的性能指标，所以WSN的关键技术必然以降低网络功耗和确保网络安全为主线。下面介绍网络拓扑控制、数据融合等部分关键技术。
3.1网络拓扑控制
对于自组织的传感器网络而言，网络拓扑控制具有特别重要的意义。通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。所以，拓扑控制是WSN研究的核心技术之一。WSN拓扑控制目前主要研究的问题是在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的无线通信链路，生成一个高效的数据转发的网络拓扑结构。拓扑控制分为节点功率控制和层次型拓扑结构控制两个方面。功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，减少节点的发送功率，均衡节点单跳可达的邻居数目；目前已经提出了以邻居节点度为参考依据的算法，以及利用邻近图思想生成拓扑结构的DRNG和DLSS算法。层次型的拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头，由簇头形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量。
3.2 数据融合
在无线传感器网络中，节点传感器采集数据并将它发送到网络终端。但是在数据的采集和传输过程中，总要对采集的数据进行处理，因此存在如何对采集的数据进行处理、融合的问题。
如果完全在本地节点上处理采集的数据而只发送处理后的结果，可以降低传输数据的功耗，但增加了本地节点处理器的功耗；如果传输原始采集的数据，可以降低节点处理器的功耗但增加了节点传输数据的功耗。因此，如何对采集的数据进行处理与融合对降低节点能耗起到相当大的作用。通常网络中的传感器数量很多，传感器采集的数据具有一定的冗余度，因此将多个节点采集的数据相互结合起来进行处理可以降低整个网络数据的传输量，有效降低系统功耗，问题是如何寻找本地节点处理与节点联合处理的平衡点。
3.3 定位技术
位置信息是传感器节点采集数据中不可缺少的部分，没有位置信息的监测消息通常毫无意义。为了提供有效位置信息，随机部署的传感器节点必须能够在布置后确定自身位置。由于传感器节点存在资源有限、随机部署、通信易受环境干扰甚至节点失效等特点，定位机制必须满足自组织性、健壮性、能量高效、分布式计算等要求。现有的WSN定位算法根据定位机制的不同，可以分为基于测距的方法与不基于测距的方法两类。基于测距的定位机制利用到达时间延迟、信号到达时差和接收信号强度来估计距离或来波方向，然后使用三边测量法或最大似然估计等计算未知节点的位置。而不基于测距的定位机制无需距离或角度信息，或者不用直接测量这些信息，仅根据网络的连通性等信息实现节点的定位。距离无关的定位机制的定位性受环境因素的影响小，虽然定位误差相应有所增加，但定位精度能够满足多数传感器网络应用的需求，是目前大家重点关注的定位机制。
3.4 无线通信技术
传感器网络需要低功耗短距离的无线通信技术。IEEE802.15.4标准是针对低速无线个人域网络的无线通信标准，把低功耗、低成本作为设计的主要目标。由于IEEE802.15.4标准的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，故很多研究机构把它作为无线传感器网络的无线通信平台。另外，超宽带无线通信以其高速率、低功耗、抗多径、低成本等诸多优势，已成为室内短距离无线网络的首选方案，这为WSN的数据传输开辟了一种崭新的方案。
3.5 时间同步
传感器网络中由于节能策略,节点在大部分时间是休眠的,所以要求解决通信同步问题,即通信节点双方需要在通信时同时唤醒。另外,传感器网络是一个分布式网络,所有节点在通信上地位对等,没有优先级可言。所以要让整个网络能够工作在有效状态,往往需要做到全网或者一定范围内所有节点的同步,而不是通信双方的简单同步。
4 无线传感器网络的应用
虽然无线传感器网络的大规模商业应用，由于技术等方面的制约还有待时日，但是最近几年，随着计算成本的下降以及微处理器体积越来越小，已经为数不少的无线传感器网络开始投入使用。目前无线传感器网络的应用主要集中在以下领域：
4.1 环境的监测和保护
随着人们对于环境问题的关注程度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络的出现为随机性研究数据的获取提供了便利，并且还可以避免传统数据收集方式给环境带来的侵入式破坏。比如，英特尔研究实验室研究人员曾经将32个小型传感器连进互联网，以测出缅因州"大鸭岛"上气候的变化情况，用来评价一种海燕巢的条件。无线传感器网络还可以跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。
4.2 医疗护理
无线传感器网络在医疗研究、护理领域也可以大展身手。罗彻斯特大学的科学家使用无线传感器创建了一个智能医疗房间，使用微尘来测量居住者的重要征兆（血压、脉搏和呼吸）、睡觉姿势以及每天24小时的活动状况。英特尔公司也推出了无线传感器网络的家庭护理技术，该技术是作为探讨应对老龄化社会的技术项目Center for Aging Services Technologies（CAST）的一个环节开发的。该系统通过在鞋、家具以家用电器等家中道具和设备中嵌入半导体传感器，帮助老龄人士、阿尔茨海默氏病患者以及残障人士的家庭生活。利用无线通信将各传感器联网可高效传递必要的信息从而方便接受护理，而且还可以减轻护理人员的负担。英特尔主管预防性健康保险研究的董事EricDishman称，"在开发家庭用护理技术方面，无线传感器网络是非常有前途的领域"。
4.3 军事领域
由于无线传感器网络具有密集型、随机分布的特点，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，使其非常适合应用于恶劣的战场环境中，包括侦察敌情、监控兵力、装备和物资，判断生物化学攻击等多方面用途。美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进行"智能尘埃"传感器技术的研发。哈伯研究公司总裁阿尔门丁格预测：智能尘埃式传感器及有关的技术销售将从2004年的1000万美元增加到2010年的几十亿美元。
4.4 建筑结构监测
无线传感器网络用于监测建筑物的健康状况，不仅成本低廉，而且能解决传统监测布线复杂、线路老化、易受损坏等问题。斯坦福大学提出了基于无线传感器网络的建筑物监测系统，采用基于分簇结构的两层网络系统，传感器节点由EVK915模块和ADXL210加速度传感器构成，分簇首节点由Proxim Rangel LAN2无线调制器和EVK915连接而成。南加州大学的一种监测建筑物的无线传感器网络系统NETSHM，该系统除了监测建筑物的健康状况外，并且能够定位出建筑物受损伤的位置。
4.5 自然灾害的预防
在一些容易发生泥石流、滑坡等自然灾害的地方，使用无线传感网络及时、长期地对这些地方的地形变化、各种环境因素的监测，采集相关数据并进行适当的分析，当灾难将要发生时，我们就可以提前发出预警报告以做好准备或采取相应措施防止它们进一步的发生。
4.6 企业、家庭监控
在企业、家庭布设无线传感网络，可以实时地监控人员的流动和环境的变化，有利于企业、家庭采取有效的安全防护措施和灾难应变措施。此外，国内还出现了大量的其他领域的应用，比如无线传感网络在地下无人采煤安全监测系统的应用，无线传感网络在温室网络信息采集分析系统中的应用。
5.存在的问题
5.1 面临的技术难题
就目前无线传感器网络的技术水平来说，无线传感器网络正常运行并大量投入使用还面临着许多问题：
（1）网络内通信问题
无线传感器网络内正常通信联系中，信号可能被一些障碍物或其他电子信号干扰而受到影响，怎么安全有效的进行通信是个有待研究的问题。
（2）成本问题
在一个无线传感器网络里面，需要使用数量庞大的微型传感器，这样的话成本会制约其发展。
（3）系统能量供应问题
目前主要的解决方案有：使用高能电池；降低传感功率；此外还有传感器网络的自我能量收集技术和电池无线充电技术，其中后两者备受关注。
（4）高效的无线传感器网络结构
无线传感器网络的网络结构是组织无线传感器的成网技术，有多种形态和方式，合理的无线传感器网络可以最大限度的利用资源。在这里面，还包括网络安全协议问题和大规模传感器网络中的节点移动性管理等诸多问题有待解决。
5.2 安全问题
传感器网络多用于军事、商业领域，安全性是其重要的研究内容。由于传感器网络中节点随机部署、网络拓扑的动态性以及信道的不稳定性，使传统的安全机制无法适用。因此需要设计新型的网络安全机制，可借鉴扩频通信、接入认证／鉴权、数据水印、数据加密等技术。目前，保证网络安全性的方法也不少。
（1）借助特殊的无线传感器终端。采用PTD(Personal Trust Device)作为传感器网络的终端，在网络中设立认证服务器来提供传感器需要的服务，而在PTD和服务器之间建立认证和加密体系，只有在服务器注册过的PTD终端才能获得服务，未注册的则不能，从而保证系统安全。通常，这种系统用在家庭环境中.
（2）采用安全罩(Secure Overlay)。采用一种称为SCANv2(Secure Content Addressable Network Version 2)安全内容网络寻址的安全罩，来实现无线传感器网络的安全。SCANv2其实是在盖在实际网络层上的一个虚拟结构，通过采用Hash函数，把实际网络中的节点映射到这个罩空间之上，某一区域或某种功能的节点在罩空间的某一个共同的特定位置。用户在从网络中获取服务时，需要通过相应的安全认证进入罩空间，再进一步通过加密解密过程从这个映射空间进入实际网络中获得所需服务。
6 结束语
无线传感器网络是一种新的信息获取和处理技术，在特殊领域，它有着传统技术不可比拟的优势，人们对它的研究尚处于起步阶段。无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见，将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。比如微型传感器网络最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连，实现远距离跟踪，家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等，其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。对这些网络的进一步研究，将满足中国未来高技术民用和军事发展的需要，不仅具有重要的社会和经济意义，也具有十分重要的战略意义。
但是，我们还应该清楚的认识到，无线传感器网络才刚刚开始发展，它的技术、应用都还还远谈不上成熟，国内企业应该抓住商机，加大投入力度，推动整个行业的发展。
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