第一章
考点：
概念和特征(理解)无线传感器网络的组成部分
分布式特征(理解)
实时性、及时性(理解)
常见的拓扑结构(理解)
WSN几个分层和分层的功能(理解)
自组织网络多跳传输特性(理解)
1、1无线传感器网络介绍
无线传感器概念：无线传感器网络是一种特殊的无线通信网络，它由许多传感器节点通过无线自组织组成，应用于一些人们无法达到的领域。它可以实时监控、感知和收集节点部署区域的环境或观察者感兴趣的感知对象的各种信息，并以无线方式发送。
无线传感器由多个无线传感器节点和少数聚合节点组成
无线自组织网络：自组织：节点位置确定后，节点需要找到邻居节点，实现相邻节点之间的通信，通过多跳传输构建整个网络，使网络稳定正常运行。
WSN和无线自组织网络（Ad hoc）共同特征：
①、自组织：节点位置确定后，节点可以找到邻居节点，实现相邻节点之间的通信，通过多跳传输构建整个网络，并根据节点的添加和退出重组网络，使网络稳定正常运行。
②、分布式：网络感知能力由多个冗余节点完成，每个节点具有相同的硬件资源和通信距离，没有节点严格控制网络运行，节点消失后网络可以重组，任何节点加入或退出，不会影响网络运行，抗破坏能力强。
③、除此之外，节点平等SINK除节点外，无线传感器节点的分布是随机的，以网络为中心，只负责通信范围内的数据交换；每个节点都是平等的，优先级之间没有区别，每个节点可以发送或接收数据，具有相同的数据处理能力和通信范围。
④、安全性差：对于自组织网络，每个节点的通信范围非常有限，只能与自己通信范围内的节点进行通信。无线通道和非相邻节点之间的通信需要以多跳路由的形式进行，因此数据的可靠性不高。
WSN独特的特点:(最基本的特点:节点的感知、微型化和自组织能力)
①、计算能力不高：无线传感器节点分布非常密集，大量节点决定每个节点成本不高，处理速度低，只能处理相对简单的数据，节点队列缓存长度非常有限，不适合特别复杂的计算和存储，在传感器网络中考虑节点拥塞控制。
②、能源供应是不可替代的：无线传感器节点电池是不可替代的，每个节点都有自己的生命周期。因此，在节能和信息处理之间找到平衡可以最大限度地节约能源
③、节点变化强:网络的自组织和分布式特性决定了网络必须能够快速重建网络，动态适应网络变化。
④、大规模：为了确保数据的可靠性和高效传输，无线传感器网络使用大量具有相同硬件设施的节点来收集数据。许多节点设置收集相同的数据，从而实现数据冗余，确保数据最终传输到目的节点。
⑤、节点资源有限：如节点的电源能量、通信能力和计算存储能力有限。而且难以维护，对存储空间、算法时间成本等节点操作程序要求较高。
⑥、及时性：无线传感器网络收集的信息需要在一定时间内及时送达观察者或数据处理中心，并及时预测和提醒可能发生的事故和危险情况。
无线传感器网络的系统结构-节点结构
无线传感器网络的系统结构-网络拓扑结构
①、平面网络结构：无线传感器网络中最简单的拓扑结构，所有节点均为对等结构，功能特性完全一致
网络结构：分级网络结构分为上下两部分：上层为中心骨干节点；下层为一般传感器节点。该网络拓扑结构具有良好的可扩展性，易于集中管理，可降低系统建设成本，提高网络覆盖率和可靠性
Mesh网络结构：Mesh网络结构是一种新型的无线传感器网络结构，通常只允许节点和节点最近的邻居通信
无线传感器网络的系统结构-协议结构
①、物理层：负责载波频率的生成、信号的调制和解调，提供简单但强大的信号调制和无线收发技术。
②、数据链路层：差错控制：媒体访问控制；主要负责网络结构的建立和为传感器节点有效合理的分配资源。差错控制；保证源节点发出的信息可以完整、无误地到达目标节点。
③、网络层：负责路由的发现和维护是无线传感器网络的一个重要因素。在无线传感器网络中，大多数节点不能直接与网关通信，需要通过中间部件跳跃路由。（以数据为中心）
④、传输层：负责向外部网络提供传感器网络的数据，即节点与节点与外部网络之间的通信。
⑤、应用层：主要由一系列应用软件组成，主要负责监控任务。本层主要解决传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议、传感器查询和数据传输管理协议三个问题。
各平台无线传感器网络管理功能：
能源管理平台：如何管理传感器节点的资源，需要考虑在各协议层节约能源
移动管理平台：检测传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，是的传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。
任务管理平台：在一个给定的区域内平衡和调度检测任务。
第二章、无线传感器网络物理层设计
考点：
物理层的功能、协议、介质、特点（了解）
无线电波使用频段限制以及原因（了解）
传输调制、特点（了解）
2、1无线传感器网络物理层概述
物理层：位于最底层，向下直接与物理传输介质相连接，主要负责数据的调制、发送与接收，是决定WSN的节点体积、成本以及能耗的关键环节。
主要功能：为数据终端设备提供传送数据的通路；传输数据；其他管理工作，如信道状态评估、能量检测等。
传输介质：主要包括无线电波、红外线和光波。
物理层特点：物理层研究集中在传输介质、频率选择、调制机制三个方面；在设计中需要考虑成本和功耗、通信速率、通信频段、编码调制方式的选择、物理帧结构的问题
2、2频谱分配：
频率选择：
频率的选择影响无线传感器网络性能、体积、成本（当前频段的选择大都集中在433-464MHz、902-928MHz以及2.4-2.5GHz ISM频段）
①、从节点功耗的角度考虑自身能耗、传输损耗与工作频率的关系。在传输同样的有效距离时，载波频率越高则消耗能量越多，因为载波频率越高对频率合成器的要求也就越高。射频前端收发机中频率合成器可以说是其主要的工号模块，波长越短传播损耗越大。
②、从节点的物理层集成化程度、成本的角度来考虑，虽然当前的CMOS工艺已经成为主流，但是对大电感的集成化还是一个非常大的挑战，由于无线传感器网络是一种面向应用的网络，FCC组织给出2.4GHz的一个全球ISM频段。
2、3 WSN物理层调制解调技术：
传统的无线通信系统需要解决的问题：频谱效率、误码率、环境适应性，以及难以实现的难度和成本。
WSN需要解决：节能和成本
常用调制方式：
模拟调制、数字调制、扩频通信、UWB通信技术
B-ary数字调制（二进制数字调制）：
应用于启动时间较短、能量消耗大的的系统
M-ary数字调制（多进制数字调制）
应用于WSN，启动能量消耗低的系统
B-ary和M-ary的比较：M-ary传输的信息量是B-ary的log2M倍，节省了传输时间，但是实现复杂且抗干扰能力不如B-ary，M越大误码率越大，M-ary电路更加复杂，能耗大。
第三章 无线传感器网络数据链路层设计
考点：
区分WSN的MAC协议（了解）
WSN数据链路层协议模型（二维、跨层）（掌握）
基于竞争的MAC协议题、图（掌握）
3、1 无线传感网络数据链路层概述
数据链路层：就是利用物理层提供的数据传输功能，将物理层的物理连接链路转换成逻辑连接链路，从而形成一条没有差错的链路，保证链路的可靠性。数据链路层也向它的上层——网路层提供透明的数据传输服务，主要负责数据流多路复用、数据帧监测、媒体介入和差错控制，保证无线传感器网络内点到点以及多点到多点的连接。无线传感网络的数据链路层研究的主要内容就是MAC差错控制。怎样实现无线传感器网络中无线信道的共享，即介质控制协议（MAC）的实现是WSN中数据链路层研究的一个重点，MAC协议的好坏直接影响到网络的性能优劣。
3、2 WSN数据链路层关键问题
①、网络性能的优化：在MAC协议中，WSN的关键性能指标不是独立存在的，而是互相影响的，在提高一种性能的同时可能会降低其他性能。现在所提出的MAC协议往往只考虑一种或两种性能指标，没有综合各种指标使之达到更好的性能；
②、跨层优化：WSN区别于传统无线网络最重要的是WSN各层之间能够实现合作与信息共享。在WSN中采用了跨层设计，各层之间能够通过共享一些信息来共同调节网络的性能。
③、能效问题：WSN节点中，能量消耗主要用于无线信号的收发；无线通信模块一般有四个状态：发送、接收、空闲、休眠，四个状态能量消耗逐级递减，协议必须合理选择节点侦听和休眠的时间比例；还需考虑休眠期间节点的接收问题和缓刑期间节点收发的最大利用率问题，以最大限度地节省能量。
MAC的多余能量开耗主要体现在以下几个方面：
碰撞：无线信道上两个节点同时发送数据，这将发射失败，造成大量的能量浪费。
持续监听：在无线传感器网络中的接受节点无法预测数据何时到达，另外每个节点还需要侦听各节点的拥塞状况，因此节点必须始终保持监听状态，以防特殊情况的发生，这会浪费很多能量。
控制开销：为了保证WSN的可靠性，MAC层协议需要使用一些控制分组来调节节点状态，但这些控制分组中不存在有用的数据，因此也会消耗一部分能量。
④、公平性：每个节点都有相同的权利来访问信道，每个节点能量消耗保持大概的平衡，延长网络寿命。
⑤、可扩展性：WSN与其他无线网络相比，具有规模大、分布密集等特点。网络的节点分布结构会动态性地变化，因此必须要有可扩展性。
⑥、信道共享问题：多跳共享、信道复用方式。
两个问题：数据冲突（碰撞）；串扰（在共享信道中每个节点都能接收到数据，但不都是有用的，这会造成浪费）
3、3 WSN MAC协议分类：
按节点接入方式分类：
侦听MAC协议：采用间断侦听的方式
唤醒MAC协议：采用基于低功耗的唤醒接收机来实现，当然也有集合侦听和唤醒两种方式的MAC协议，如低功耗前导载波侦听MAC协议。
调度MAC协议：使用于广播中，广播的数据信息包含了接收节点何时接入信道与何时控制接收节点开启接收模块。
按信道占用数划分：单信道（主要）、双信道、多信道
按分配信道方式划分：竞争MAC协议随机接入
3、4 WSN的MAC协议：竞争型、分配型、混合型、跨层MAC协议
基于竞争MAC协议：根据WSN负载量小、针对节点间的公平性以及通信延时要求不高等特点来设计的，其主要的设计目标是提供大规模分布式网络所需的可扩展性。并同时降低能耗。
①、S-MAC协议：
把时间分为多个时隙，每个时隙中又划分为侦听、睡眠两个状态
周期性侦听和睡眠
冲突避免
自适应侦听
分片传递消息，每个子段都会返回ACK应答
②、T-MAC协议：
相对于S-MAC协议来说，保持了S-MAC的周期，根据网络负载的流量自适应地调整激活的时间。
T-MAC协议规定，当邻居节点还没有结束通信时，节点不能进入到睡眠状态，因为该节点很有可能就是下一个数据的目的节点。假设节点检测到串扰以后能够触发一个空闲间隔TA，TA必须要足够大，以保证节点能够监测到串扰的CTS
未来请求发送：采用提前通知需要接收数据的节点的方法来实现早睡的避免：
如上页中的a所示，当节点C接收到CTS后，除了触发自己保持监听状态之外，还发送一个FRTS分组给节点D，FRTS分组中含有节点D需要等待的时间，在此空闲状态中，节点D必须要保持侦听状态。
在节点C发送FRTS时看哪个节点会干扰节点A发送的数据，因此节点A需要延迟原数据的发送响应的时间，但是又必须保持对信道的占用，因此节点A在这段时间内发送一个与FRTS一样长度的分组，该分组不包含任何有用的数据，然后才接着发送有用数据信息。从而数据传到节点C之后节点D还是处于唤醒状态，保证数据的实时传输。
由于采用了未来请求发送机制，协议需要增加一个FRTS分组传输的时间，该方法提高了系统吞吐量和实时性，但是多了一些控制消息，相应地要消耗能量。
满缓冲区优先：当节点的缓冲区快满时，节点对收到的RTS分组不回复CTS，而是立即向缓冲区内数据的接收节点发送RTS，建立连接之后发送数据，以减轻缓冲区负载。如前页中的b所示，节点B向节点C发送RTS，而节点C因为缓冲区满不回复一个CTS分组，而是向节点D发送RTS以求数据传输。
③、Sift协议
对CSMA/CA机制进行修改，竞争窗口的大小是原本就设定好的，采用非均匀概率来决定是否发送数据，它具有以下几个特点：
WSN基于空间的竞争
基于事件的报告方式
感知事件的节点密度的自适应调整
基于分配的MAC协议
①、SMACS：
关键技术：节点在上电后先进行邻居发现，每发现一个邻居，这一对节点就形成一个双向信道，即一个通信链路。在两个节点的超帧中为该链路分配一对时隙用于双向通信。随着邻居的增加，超帧慢慢地被填满。每对时隙都会选择一个随机的频点，减少邻近链路冲突的可能。这样全网很快就能在初始化建立链路，这种不同步的时隙分配称为异步分配通信
移动性管理-EAR算法
EAR算法定义了一种新的信令机制，主要使用4种消息，建立移动节点和静止节点之间通信链路的机制主要有以下步骤：
（1）静止节点会每间隔固定个超帧发送一次BI消息，移动节点在接收到静止节点的BI消息后将开始连接过程。
（2）静止节点在接收到MI消息后需要检查连接是否可以建立。
（3）连接建立后，移动节点在移动过程中会接收到新的邻近静止节点发送的BI消息，移动节点会根据信道质量选择淘汰邻居节点记录中连接质量较差的邻居节点。
②、TRAMA：
TRAMA协议将一个物理信道分成多个时隙，通过对这些时隙的复用为数据和控制信息提供信道。每个时间帧分为随机接入和分配接入两部分
为了提高能量效率，TRAMA尽可能地让节点处于睡眠状态，通过重用已经分配但未使用的时隙来提高带宽利用率。在分配接入周期任一给定的时隙t中，任一节点的状态是由该节点的两跳邻居信息和该节点的一跳邻居发布的分配信息来确定的，有发送、接收、睡眠三种中的一个状态。
混合型MAC：
①、ZMAC：
ZMAC协议是一种混合型MAC协议，采用CSMA机制作为基本方法，在竞争加剧时使用TDMA机制来解决信道冲突问题。
在网络部署阶段，节点启动以后ZMAC协议将顺序执行以下步骤：邻居发现→时隙分配→本地时间帧交换→全局时间同步。在网络的运行过程中，除非网络拓扑结构发生重大变化，否则节点不会重复上述步骤，避免浪费能量。
跨层MAC：
MINA：
MINA是一种基于跨层设计的大规模无线网络协议架构，网络通常由数百个低电量低运算能力的传感器节点组成，同时网络中还有一些基站节点，基站通常具有较强的运算能力，并具有充足的能量。
在MINA架构中，节点分为三种类型：
大量静止的低容量（内存、CPU、能量）传感器节点；
少量手持移动节点；
静止的大容量基站节点。
根据距离基站的跳数，每个节点的邻居也可以分为三类，即内部邻居、同等邻居、外部邻居。距离基站跳数比本地更小的邻居为内部邻居，跳数相同的邻居为同等邻居，跳数更大的邻居为外部邻居。
第四章 无线传感器网络的网络层
考点：
什么是路由、路由维护、选择？（了解）
区分WSN网络层路由协议（了解）
一、无线传感器网络网络层概述
路由：路由是指分组从原到目的地时，决定端对端路径的网络范围的进程
WSN网络层概述：在WSN中，路由协议主要用于确定网络中的路由，实现节点间的通信。但是由于受节点能量和最大通信范围的限制，两个节点之间往往不能直接进行数据交换，而需要以多跳的形式进行数据的传输。无线传感器的网络层就主要负责多条路由的发现和维护，这一层的协议主要包括以下两个方面：
路由的选择：即寻找一条从源节点到目的节点的最优路径；
路由的维护：保证数据能够沿着这条最优路径进行数据的转发。
WSN网络层与传统网络的区别特征：
大规模分布式应用
以数据为中心
基于局部拓扑信息
基于应用
数据的融合
WSN网络层发展：
最优路径选择
安全性
QoS保证
能量高效利用和均衡
WSN路由协议特点：
电池不可替换，高效、均衡利用能量
协议应精简，无复杂算法，无大容量冗余数据需要存储，控制开销少
网络互连通过SINK节点来完成，其余节点不提供网外通信
网络无中心节点，多基于数据或位置的路由算法机制
由于节点的移动或失效，一般采用多路径备选
挑战：
节能、高扩展性、容错性、数据融合技术、通信量分布不均匀
二、无线传感器网络网络层分类
根据节点在路由过程中是否有层次结构，作用是否有差异，可以分为平面路由协议和层次路由协议
根据路由建立时机与数据发送的关系，可分为主动路由协议、按需路由协议和混合路由协议。
根据传输过程中采用路径的多少，可分为单路径路由协议和多路径路由协议
根据节点是否编址、是否以地址表示目的地，可分为基于地址的路由协议和非基于地址的路由协议
根据数据在传输过程中是否进行数据融合处理，可分为数据融合的路由协议和非数据融合的路由协议
根据是否以地理位置来表示目的地、路由计算中是否利用地理位置信息，可分为基于位置的路由协议和非基于位置的路由协议
根据是否以节点的可用能量或传输路径上的能量需求作为选择路由的根据，可分为能量感知路由协议和非能量感知路由协议
根据路由建立是否与查询相关，可分为查询驱动路由协议和非查询驱动路由协议
三、无线传感器网络层路由协议
较为常用的路由协议有：基于数据的路由协议、基于集群结构的路由协议、基于地理位置的路由协议。
基于数据的路由协议
①、SPIN协议：
概述：SPIN协议是一类基于协商，以数据为中心的路由协议。该协议假设所有的网络节点都是潜在的SINK节点，某一个要发送数据的节点把数据传送给任何需要该数据的节点，并通过协商机制减少网络中数据传输的数据量。节点只广播其他节点没有的数据以减少冗余数据，从而有效地减少能量消耗。（ADV:广播数据包；REQ：请求包；DATA：数据包）
当接受到ADV报文的节点发现已经拥有了ADV报文中描述的数据，那么它不发送REQ报文，能量较低的节点也不发送REQ报文（SPIN2）
该协议解决的关键问题：Flooding协议（所有节点转发数据）、Gossiping协议（随机节点转发数据）的内爆和重叠问题。
内爆：节点向邻居节点转发数据包，不管其是否收到过相同数据；
重叠：感知节点感知区域有重叠，导致数据冗余。节点多次受到来自同一区域的节点的同一事件的数据。
该协议的优点：
通过节点间的协商解决内爆和重叠问题；
在路由选择中使用了能量阈值，可以提高网络生存时间
不需要路由维护（没有路由表）
对数据进行融合
对网络拓扑结构变化不敏感，可用于移动WSN
该协议的缺点：
本质上还是SPIN向全网扩散新信息，开销较大
②、DD协议：
DD（定向扩散协议）：是一种以数据为中心的路由协议，采用的是基于查询的方法。通过汇聚节点在全网广播自己需要的数据，同时在广播的过程中形成了一条由节点到汇聚节点的路径，节点采集到数据后会沿着这条路径来传送数据，汇聚节点通过选择一条最优的路径来接收数据。
DD协议基本思想：
三个不同的阶段：
兴趣扩散（汇聚节点向全网广播一条被称为兴趣的数据包，告知自己需要的数据）
梯度建立：兴趣的数据包被中间节点逐步转发到网络中相关节点，逐步转发建立多条从兴趣的源节点到汇聚节点
路径加强：当网络中的相关节点采集到兴趣数据包中所要求的节点之后，采取的也是广播的方式来向汇聚节点发送数据，通过多跳方式最终传送到汇聚节点，汇聚节点就会从多条路径接收到源节点传过来的数据，之后，Sink节点根据最小代价原则从这些路径中选择一条最优的路径来继续接收数据，其余路径将被放弃。
DD协议优点：
数据中心路由，定义不同任务类型/目标区域消息
路径加强机制可显著提高数据传输的速率；
周期性路由：能量的均衡消耗
DD协议的缺点：
周期性的泛洪机制——能量和时间开销都比较大；
节点需要维护一个兴趣消息列表，代价较大；
②、集群路由协议
集群结构路由协议是一种分层的路由协议，网络被划分成多个簇，每个簇都有一个簇头和许多个簇成员组成。每个簇成员如需跟其余簇的成员通信首先与簇头通信，通过簇头来与其余簇进行通信；簇头节点的职责就是管理好本簇内节点，完成本簇分布范围内数据的搜集，并负责簇间的通信；在网络规模比较大的情况下，簇头又可以再次分簇，从而形成一个多层网络；分层路由扩展性非常好，对于大规模的无线传感器应用具有很高的使用价值；
LEACH协议：
每个节点直接与SINK节点通信：
节点能量消耗过大；节点密度较大时冲突过大，效率低
LEACH算法：
簇头节点作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink的通信；
非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；
簇头节点可以对所辖区域节点数据进行融合，减少网络中传输的数据；
簇头选举算法的设计，要求保证公平性
LEACH是第一个提出数据聚合的层次型路由协议，采用随机选择簇首的方式来避免簇首过度消耗能量；通过数据聚合有效地减少网络的通信量。LEACH协议的工作过程是一轮一轮地进行的，每一轮分为建立阶段和传输阶段。最重要的簇头选择。
建立阶段
节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头；
簇头节点广播自己成为簇头的事实；
其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该簇头节点；
簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时间片；
数据传输阶段
非簇首节点负责采集数据，如果需要发送数据，就用最小的能耗发送给它的簇首节点。
非簇首节点节点在分配给他的时间片上发送数据，在不属于自己时隙的期间可以进入睡眠状态以节省能耗，
而簇首节点则必须始终处于接收状态。
所有非簇首节点的TDMA时隙都轮过后，簇首节点对接收到的数据进行融合压缩，然后直接发送给Sink节点。
LEACH协议优点：
优化了传输数所需的能量
优化了网络中的数据量
LEACH协议的缺点：
节点硬件需要支持射频功率自适应调整
随机选择簇头，无法保证簇头节点能遍及整个网络
LEACH协议的改进LEACH-C：
簇头由SINK节点指定
通过模拟退火算法选择簇头
TEEN协议：
基本思想：
TEEN协议将无线传感器网络，分为主动型和响应型。
主动型无线传感器网络持续监测周围的物质现象，并以恒定速率发送监测数据
响应型无线传感器网络只是在被观测变量发生突变时才传送数据。响应型无线传感器网络更适合对时间敏感的应用
TEEN和LEACH的实现机制非常相似，前者为响应型，后者属于主动型，TEEN采用LEACH-c的集中式簇头建立方法
在TEEN协议中定义了两个门限的概念。
硬门限：当传感器节点收集到的数据高于这个门限值时，节点开始向簇首节点汇报数据；
软门限，当节点感应到的数据的变化值大于这个门限值时，节点开始向簇首汇节点报数据。
根据阈值参数上报数据，提高重要数据的实时性 实时上报和周期性上报相结合
TEEN和APTEEN的优缺点：
TEEN相比LEACH更适用于实时应用系统，对突发事件可以快速反应，但不适用于应用在周期性采集的应用系统中；
APTEEN结合响应型和主动型两种算法混合协议，通过计时器周期性发送数据，可以根据用户需要和应用类型改变周期和相关阈值，也能周期性采集数据，又能对突发事件做出响应。
他们两个的主要缺点体现在构建多层簇以及设置门限值在实现上比较复杂，基于属性命名的查询机制也会带来额外的开销。
③、基于地理位置信息的路由协议
地理位置信息路由协议要求每个节点知道自己在网络中的位置，下列方法可确定节点位置
GPS(Global Positioning System)
超声波三角定位系统
标定
基于地理位置的路由协议一般分为两类：
一类是使用地理位置协助改进其余路由算法，以用来约束网络中路由搜索的区域，减少网络不必要的开销，主要代表协议有LAR和GAF等
另外一类是基于地理位置的路由协议，这一类协议直接利用地理位置来实现自己的路由策略，代表协议有GPSR和GEAR等
GAF协议的基本思想——与路由相结合的节能策略：
节点在空闲、接收数据和发送数据时消耗的能量之比为1∶1.2∶1.7
GAF算法考虑到无线传感器网络中节点的冗余性特点，在地理位置信息的帮助下在保证网络正常流通的情况下，适当关闭一些节点来降低能量消耗，提高节点的生存时间，从而延长网络的生命周期
在GAF路由算法主要机制包括：确定等价节点、轮换协商的算法和节点移动自适应算法。
a）确定等价节点：GAF路由算法中，协议将整个区域分成若干个虚拟网格，虚拟网格中的任意一个节点都可以与相邻网格内的节点进行通信，因此对于每个网格中的节点来说都可以实现路由的连通，可以说是等价节点。
b）分布式轮转协商算法
网络节点有三种状态：休眠状态、发现状态和激活状态，各个状态之间的切换主要由定时器触发；
节点休眠醒来后处于发现状态，通过发送发现报文让其他地理上相邻的等价节点进入休眠状态；发送了发送报文的节点转为激活状态
只有处于激活状态的节点才参与数据转发，根据预期生存时间选择激活状态的节点做为路由节点
c）节点移动的自适应算法
处于激活状态的节点可能移动出其所在的网格，导致先前所在的网格可能没有一个激活节点，降低路由可靠性
GAF通过预测并报告节点运动规律来解决移动节点造成的路由断裂问题
GAF的每个移动节点根据移动速度、节点位置和网格大小预测它离开所在网格的时间，并且将此信息放入发现信息中
其他等效节点的休眠时间由节点自身的缺省休眠时间和路由节点离开时间的最小值确定，确保在路由节点移出网格前有其他节点醒来，减少节点移动性带来的副作用
GPSR协议的基本思想：
GPSR协议直接使用地理信息实现路由，使用贪婪算法建立路由，当节点需要发送数据时，选择一个距离目标节点最近的节点作为转发数据的下一跳节点。该过程一直重复直到数据达到目标节点
为避免局部优化问题，GPSR协议采用边界转发策略作为贪婪转发的补充
优点
采用局部最优的贪婪算法，不需要维护网络拓扑，路由开销小；
可适用于静态和移动的WSN网络；
缺点
需要地理位置信息的支持；
需要维护邻居节点位置信息；
GEAR路由协议基本思想
GEAR路由协议根据事件所在区域的地理信息，实现从Sink节点到事件所在地区节点的路径，这样就能实现Sink节点向某个特定区域发送数据，避免了泛洪似的全网广播数据，同时借鉴了SPIN中查询节点剩余能量值的方法，建立从Sink节点到目标区域的最优路径。
前提
已知目标区域的位置信息
节点知道自己位置信息和剩余能量
节点间无线链路是对称的
GEAR路由协议的关键技术
两个关键性技术问题
向目标区域传送查询消息
查询消息在事件区域内的传播
选路依据
节点到查询区域通信能量能耗
节点本身的剩余能量
最小代价节点为转发节点
路由空洞问题
邻居节点传输代价都比本地节点大；
选择邻居节点中代价最小的作为转发节点；
修改本地节点的转发代价；
迭代地理转发：将目标区域分解为若干子区域、 向子区域的中心位置转发）
优点
利用了位置信息，避免了查询消息的Flooding；
考虑了消耗的能量和节点剩余能量，均衡消息；
路径选择可达到局部最优；
迭代地理转发对洪泛机制的补充；
缺点
可能出现路由空洞（局部信息）- 两跳信息；
不适合在移动WSN使用
四、移动SINK的无线传感器网络网络层协议
基本思想
通过移动Sink点克服网络中能耗和负载不平衡的现象
通常需要知道节点的地理位置，需要节点有定位功能作为辅助
第五章 传输层
考点：
特点、能否把TCP/IP适用于WSN？（掌握）
概述：
传输层是是最靠近用户数据的一层，主要负责在源和目标之间提供可靠的、性价比合理的数据传输功能。为了实现传输层对上层透明，可靠的数据传输服务，传输层主要研究端到端的流量控制和拥塞的避免，保证数据能够有效无差错地传输到目的节点。
***由于无线传感器网络自身的特点，TCP协议不能直接用于无线传感器网络，原因如下：
TCP协议提供的是端到端的可靠信息传输，而WSN中存在大量的冗余信息，要求节点能够对接收到的数据包进行简单的处理。
TCP协议采用的三次握手机制，而且WSN中节点的动态性强，TCP没有相对应的处理机制。
TCP协议的可靠性要求很高，而WSN中只要求目的节点接收到源节点发送的事件，可以有一定的数据包丢失或者删除。
TCP协议中采用的ACK反馈机制，这个过程中需要经历所有的中间节点，时延非常高且能量消耗也特别大；而WSN中对时延的要求比较高，能量也非常有限。
对于拥塞控制的WSN协议来说，有时非拥塞丢包是比较正常的，但是在TCP协议中，非拥塞的丢包会引起源端进入拥塞控制阶段，从而降低网络的性能。
最后一点也最重要，在TCP协议中，每个节点都被要求有一个独一无二的IP地址，而在大规模的无线传感器网络中基本上不可能实现的，也是没有必要的。
ESRT：自适应调整协议，包括系统可靠性的检测以及是否拥塞和根据可靠性作出相应的调整；
局限：SINK节点通信范围必须覆盖全网，硬件要求高，没有考虑节点优先级，可能会拥塞，不适用于大型网络
PSFQ：逐跳可靠性保证协议，或快取慢充协议。快取即节点向它的邻居节点快速索取数据，慢充即等到所有的数据接收完整后再发送给它的下一跳节点。
缓存机制：中间节点缓存接收到的数据；
NACK确认机制：接收到数据包后，检查包序列号连不连续，找出丢失的包序号，广播NACK报文，获取丢包。
逐跳错误恢复机制：节点接收到所有的数据报文后才想吓一跳发数据。
PECR：是一种能够自适应调整的拥塞控制机制
①节点根据最小跳数协议初始化自己的路由表信息，确定每个节点的下一跳节点。
②节点周期性地检测缓存占用率并将其作为拥塞信息写入反馈数据包中，并向其邻居节点发送此报文。
③源节点收到下游节点反馈的拥塞信息后，立即将此拥塞信息写入本地缓存的邻居节点拥塞表内。
④进入分流过程，节点将检测自己选择的下一跳节点是否满足拥塞度和剩余能量值的要求。
CODE：基于逐跳的拥塞控制协议，采用信道监听和缓存队列检测相结合的方式检测拥塞，开环控制机制，闭环调节反应机制。
RCTP：针对可靠性传输协议CTP（汇聚树协议）进行的改进，跨层分簇，包括拥塞检测和拥塞后的实施调度；缓存检测：实时队列和非实时队列任意一个队列缓存过半时，认为拥塞，发生拥塞后调用相应的实时调度方法缓解拥塞。
第六章 通信标准
考点：
关系、概念（掌握）
①、IEEE 802.15.4 标准（LR WPAN 低速无线个人局域网）