無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的軟件設計方案

1 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的軟件設計方案 緒 論 課題背景 無線傳感器網(wǎng)絡作為一門新興的，跨學科的技術，已經(jīng)引起了國內外相關領域的廣泛關注，被列為全球未來三大高科技產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展速度驚人，并有著廣闊的前景。 無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術以及無線通信技術等多個領域的關鍵技術，無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點之間能夠寫作的實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內的各種客觀環(huán)境或監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)信息，并對這些信息進行處理，有選擇性的將有用信息傳輸給需要這些信息的用戶。 另一個方面，近幾年 人們提出了物聯(lián)網(wǎng)（ 1】 ）的概念，它可以認為是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，通過把感應器、處理器和無線通信模塊等設備嵌入到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、建筑、電器等各種物體中，使它們相互連接，構成物聯(lián)網(wǎng)，它被稱為是繼計算機技術、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，由物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)構成智慧地球。智慧地球的基礎是需要世界更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化，它涉及幾乎所有的行業(yè)并賦予人們能力去越來越智慧地解決問題。國際上有多個國家和地區(qū)已經(jīng)啟動了相應的研究計劃，如我國的“感知中國”概 念、日本的劃、韓國的 劃、美國的“智慧地球”等，而歐洲智能系統(tǒng)集成技術平臺（ 020中分析預測，未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個階段： 2010 年之前 廣泛應用于物流、零售和制藥領域， 20102015年物體互聯(lián)， 20152020 年物體進入半智能化， 2020 年之后物體進入全智能化。這些技術的發(fā)展和應用，都為無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展提供了良好的外部環(huán)境，無線傳感器網(wǎng)絡將形成巨大的、全新的制造、運營產(chǎn)業(yè)。美國總統(tǒng)信息科技顧 問委員會的報告指出，無線傳感器網(wǎng)絡是 21 世紀最具有科技重要性和經(jīng)濟前途的九大領域之一。 無線傳感器網(wǎng)絡是信息感知和采集技術的一場革命，作為一個嶄新的研究領域在基礎理論和工程應用兩個方面向科技工作人員提出了大量的挑戰(zhàn)性研究課題。在此背 2 景下，本文主要研究的是無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計。 無線傳感器網(wǎng)絡的特點 無線傳感器網(wǎng)絡（ 2】 ）是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監(jiān)測和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內的各種監(jiān)測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關節(jié)點，以實現(xiàn)復雜的指定范 圍內的目標檢測與跟蹤。無線傳感器網(wǎng)絡結構（如圖 1 圖 1型的無線傳感器網(wǎng)絡結構 無線傳感器網(wǎng)絡由大量功能相同或不同的無線傳感器節(jié)點組成，每一個傳感器節(jié)點由數(shù)據(jù)采集某塊 (傳感器、 A/D 轉換器 )、處理器模塊 (微處理器 )、通信模塊 (無線收發(fā)器 )和供電模塊 (電池、 C 能量轉換器 )等組成 (如圖 1 處理器模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 通信模塊 供電模塊 3 圖 1感器節(jié)點結構框圖 其中，數(shù)據(jù)采集模塊主要負責數(shù)據(jù)的收集，并將其傳給處理器單元；處理器模塊接收來自數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)并將其傳給通信模塊的接收端；通信模塊分為接收模塊和發(fā)送模塊，發(fā)送模塊將從處理器接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)模塊，完成通信；通電模塊為整個節(jié)點的各個模塊正常工作提供所需的能量。 無線傳感器網(wǎng)絡具有以下特點 【 3】 ： (1) 能量資源有限 網(wǎng)絡節(jié)點由電池供電，而電池的容量是有限的，這就決定了可用的能量石有限的， 無線傳感器網(wǎng)絡一般應用在環(huán)境比較惡劣的地方 ，有的地方人類有甚至不能到達，這些特殊性決定了在應用的過程中不能及時地更換電池，無法給無線傳感器網(wǎng)絡補充能量，因此，需要高效地使用能量來最大化網(wǎng)絡生命周期。 (2) 硬件資源有限 傳感器節(jié)點是一種微型嵌入式設備，無線傳感器網(wǎng)絡中會部署很多傳感器節(jié)點，要高效地使用能量就需要各節(jié)點具有低功耗、低成本的特點。由于能量有限，所能攜帶的處理器也有限，處理能力相對較弱，導致計算能力和存儲能力有限。在硬件設備受限的條件下，傳感器要完成正常的工作，如數(shù)據(jù)的采集、轉換、管理、處理等，就要優(yōu)化設計以實現(xiàn)硬件的協(xié)調工作。 (3) 大規(guī)模性 無線 傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模性包括兩個方面：一個方面是傳感器節(jié)點通常分布在很大的地理區(qū)域內，在這些區(qū)域內需要部署許多傳感器節(jié)點；另一個方面，在一定的比較小的空間內分布大量傳感器節(jié)點，因此傳感器的分布比較密集。這種大規(guī)模性的優(yōu)點是：由于可以通過許多空間視角觀察傳感器網(wǎng)絡，因此獲得的信息具有更大的信噪比；大量冗余節(jié)點的存在，使無線傳感器網(wǎng)絡具有特別強的容錯性；增大了監(jiān)測區(qū)域的覆蓋，可以減少盲區(qū)；通過利用分布式算法處理大量信息可以降低對單個傳感器節(jié)點精度的要求。 (4) 自組織性 在無線傳感器網(wǎng)絡中，傳感器節(jié)點往往被安置在沒有基礎 結構的地方，通常是通過飛機播撒到未知區(qū)域，其位置不能預先精確設定，節(jié)點之間的相互鄰居關系也不知道，這就要求傳感器網(wǎng)絡具有自組織的能力。網(wǎng)絡節(jié)點播撒后，傳感器節(jié)點能自動進行配置和管理，利用拓撲機制和網(wǎng)絡協(xié)議形成多跳路由的無線傳感器網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡能自動轉發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù) (5) 多跳路由 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的傳輸距離一般為幾十到幾百米，通信距離非常有限，節(jié)點 4 只能和它相鄰的節(jié)點進行通信，由于無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋面積較大，因此需要采用多跳路由的方式進行通信。無線傳感器網(wǎng)絡沒有專門的路由設備，多條路由的功能由普通的網(wǎng)絡節(jié)點來完成。由 于每個傳感器節(jié)點都或多或少的受到外界環(huán)境的影響，路由可能會隨時發(fā)生變化，因此會導致通信中斷。為了滿足無線傳感器網(wǎng)絡的通信能力，需要對網(wǎng)絡設計多條路由機制。 (6) 網(wǎng)絡動態(tài)性強 在無線傳感器網(wǎng)絡工作的過程中，部分節(jié)點會附著于物體表面，因此節(jié)點會隨處移動。因為無線傳感器網(wǎng)絡的能量有限，當電能耗盡時，無線傳感器節(jié)點會出現(xiàn)故障或失效；由于外界環(huán)境的不斷變化，可能會造成通信鏈路的中斷并可能使帶寬發(fā)生變化；有時由于實際的需要，可能會在網(wǎng)絡中加入新的節(jié)點，這就要求傳感器網(wǎng)絡能夠適應這種變化。 (7) 可靠性 傳感器網(wǎng)絡通常分布在環(huán)境特 別惡劣甚至是人類不能到達的區(qū)域，有可能工作在露天環(huán)境，一般是通過飛機播撒隨機部署，這些都要求傳感器節(jié)點必須非常堅固，不易損壞，能適應各種惡劣的環(huán)境，否則就會造成通信的中斷；魚油監(jiān)測環(huán)境的特殊性以及傳感器節(jié)點數(shù)目非常龐大，因此不能“人工”照顧到?jīng)]一個傳感器節(jié)點，傳感器網(wǎng)絡一般維護起來比較困難甚至不可維護，這就需要傳感器網(wǎng)絡具有較好的魯棒性和容錯性；由于傳感器網(wǎng)絡在軍事方面等一些需要保密的場所有所應用，因此要防止監(jiān)測到的數(shù)據(jù)被他人盜取或得到別人偽造的數(shù)據(jù)，由于應用的特殊性，這就要求傳感器網(wǎng)絡具有良好的保密性和安 全性。 線傳感器網(wǎng)絡的應用領域 無線傳感器網(wǎng)絡有其獨特的技術優(yōu)勢，因此，在應用領域上也與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡具有明顯的區(qū)別，無線傳感器網(wǎng)絡主要應用領域 【 4】 有 : (1) 軍事領域 軍事領域是無線傳感器網(wǎng)絡技術最主要的應用領域，也是無線傳感器網(wǎng)絡技術誕生的領域。由于無線傳感器網(wǎng)絡具有快速部署、自組織、隱蔽性強及高抗毀能力等點，利用無線傳感器網(wǎng)絡可以實現(xiàn)對敵軍兵力和裝備的監(jiān)控、戰(zhàn)區(qū)的實時監(jiān)控、目標的定位、戰(zhàn)場評估、核攻擊和生物化學攻擊的監(jiān)測和搜索等功能。目前國際上有很多機構的課題都是以戰(zhàn)場需求為背景開展的 。比如，美軍開展的 劃、 巧傳感器網(wǎng)絡通信、無人值守地面?zhèn)鞲衅魅骸鞲衅鹘M網(wǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)狀傳感器系統(tǒng) 等。 在軍事領域應用方面，該項技術的遠景目標是 :利用飛機或火炮等發(fā)射裝置，將 5 大量廉價傳感器節(jié)點按照一定的密度布放在監(jiān)測區(qū)域內，對周邊的各種參數(shù)，如溫濕度、聲音、磁場、紅外線等各種信息進行采集，然后由傳感器自身構建的網(wǎng)絡，通過網(wǎng)關、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星等信道，傳回信息中心。 (2) 農業(yè)領域 我國是農業(yè)大國，農作物的優(yōu)質高產(chǎn)對國家的經(jīng)濟發(fā)展意義重大。在這些方面，無線傳感器網(wǎng)絡具有卓越的技術優(yōu)勢。它可用來監(jiān)視農作物灌溉情況、土壤空氣變更、牲畜和家禽的環(huán)境狀況以及大面積地表監(jiān)測。 一個典型的監(jiān)測系統(tǒng)是由環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、 點、通信網(wǎng)絡及監(jiān)控中心軟件構成。在實際部署時，可以根據(jù)需要，在待測區(qū)域內安放不同功能的傳感器節(jié)點組成網(wǎng)絡，搜集需要的客觀環(huán)境信息。 (3) 環(huán)境觀測 應用于環(huán)境觀測的無線傳感器網(wǎng)絡，一般具有部署簡單、便宜、長期不需要更換電池、無需派人現(xiàn)場維護的優(yōu)點。通過密集的節(jié)點布置，可以觀察到微觀的環(huán)境因素，為環(huán)境研究和環(huán)境監(jiān)測提供一條嶄新的途徑。 無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境觀測領域內已經(jīng)有很多的應用實例了，包括 :對海島鳥類生活規(guī)律的觀測 :氣象現(xiàn)象的觀測和天氣預報 ;森林火警 ;生物群落的微觀觀測 ;洪災預警等。 (4) 建筑領域 在建筑領域內，各類大型工程的安全施工及監(jiān)控是建筑設計單位長期關注的問題，比如三峽工程、海底電纜、奧運場館等。采用無線傳感器網(wǎng)絡技術，可以讓大樓、橋梁和其它建筑物能夠自身感覺并意識到它們自己的狀況，使得安裝了傳感器網(wǎng)絡的智能建筑自動告訴管理部門它們的狀態(tài)信息，從而讓管理部門按照優(yōu)先級進行定期的維修工作。 (5) 醫(yī)療監(jiān)護 無線傳感器 網(wǎng)絡在監(jiān)測人體生理數(shù)據(jù)、老年人健康狀況、醫(yī)院藥品管理以及遠程醫(yī)療等方面同樣可以發(fā)揮出色的作用。在病人身上安置體溫采集、呼吸、血壓等監(jiān)測傳感器，醫(yī)生便可以遠程了解病人的情況。利用傳感器網(wǎng)絡長時間地收集人的生理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在研制新藥品的過程中也非常有用。 美國 司目前正在研制家庭護理的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)是美國“應對老齡化社會技術項目”的一個環(huán)境。根據(jù)演示，該系統(tǒng)在鞋、家具、以及家用電器等設備上嵌入傳感器，幫助老年人及患者、殘障人士獨立地進行家庭生活，并在必要時由醫(yī)務人員、社會工作者進 行幫助。 6 文主要內容以及文章結構 本文將從無線傳感器的硬件特性分析和通信協(xié)議的構想，硬件電路的設計，簡單議和路由協(xié)議的設計、軟硬件調試及相關結果介紹無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計。 本文的內容安排如下： 第一章是緒論部分； 第二章是硬件設計方案； 第三章是軟件設計方案； 第四章是調試及調試結果； 最后將得出結論。 2 系統(tǒng) 硬件 設計 如上介紹無線傳感器節(jié)點的基本組成包括 數(shù)據(jù)采集模塊 (傳感器、 A/D 轉換器 )、數(shù)據(jù)處理和控制模塊 (微處理器、存儲器 )、通信模塊 (無線收發(fā)器 )和供電模塊 (電 池、C 能量轉換器 )。數(shù)據(jù)采集模塊負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數(shù)據(jù)轉換；數(shù)據(jù)處理和控制模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本地采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；通信模塊負責與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；供電模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需要的能量，通常采用微型電池，下不做詳細介紹。 系統(tǒng)結構 據(jù)處理和控制模塊 數(shù)據(jù)處理單元是傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的核心，和其他單元一起完成數(shù)據(jù)的采集、處理和收發(fā)。從處理器的角度看，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點基本可以分為兩類：一類采用以類節(jié)點的能量消耗比采用微控制器大很多，但是其處理能力也強很多，適合圖像等高數(shù)據(jù)量業(yè)務的應用，也適合作為網(wǎng)關節(jié)點。另一類是以采用單片機為代表的節(jié)點。該類節(jié)點的處理能力較弱，但是能量消耗功率也很小。本課題的設計要求比較低，采用能耗較小的單片機是合適的。 本課題選擇 其 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ 的低電壓，高性能 7 微處理器，俗稱單 片機。 另外其良好的適應性和強大的功能能滿足本設計的需要。 信模塊 通信模塊主要是指無線收發(fā)器，在選擇無線收發(fā)芯片時應考慮需要以下幾點因素：功耗、發(fā)射功率、接收靈敏度、收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量、芯片成本、數(shù)據(jù)傳輸是否需要進行曼徹斯特編碼等。本課題選擇 315無線收發(fā)模塊。 315 無線收發(fā)模塊由發(fā)射模塊和接收模塊組成，由于其工作頻率為 315取名 315 收發(fā)模塊。 315 無線發(fā)射模塊的主要參數(shù)及特點如下： （ 1）通訊方式：調幅 2）工作頻率： 315 3）頻率穩(wěn)定度： 75 4）發(fā)射功率： 500 5）靜態(tài)電流： 6）發(fā)射電流： 3 50 7）工作電壓： 12V 圖 2據(jù)模塊 （如圖 2具有較寬的工作電壓范圍 3 12V，當電壓變化時發(fā)射頻率基本不變 ,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調整就能穩(wěn)定地接收。當發(fā)射電壓為 3V 時，空曠地傳輸距離約 20 50 米，發(fā)射功率較小，當電壓 5V 時約 100 200米，當電壓 9V 時約 300 500 米，當發(fā)射電壓為 12V 時，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果 ，發(fā)射電流約 60 毫安，空曠地傳輸距離 700 800 米，發(fā)射功率約 500毫瓦。當電壓大于 功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。 接收模塊一般分為超再生接收和超外差接收兩種。本節(jié)點的 315 無線接收模塊選用 是 高頻無線數(shù)據(jù)傳送超外差無線接收模塊 。特點如下： （ 1） 靈敏度高達 收距離為普通接收板的兩倍以上。 （ 2）有合理的接收帶寬，抗干擾能力特強，適應各種環(huán)境使用。 （ 3）良好的集散輻射抑制能力，易通過各種 測標準。 （ 4）良好的屏蔽，各種安 裝環(huán)境對模塊性能影響小。 （ 5）良好的本振輻射抑制能力，可多個模塊一起工作（單發(fā)多收）且不會互相干 擾 ， 一起使用不影響接收距離。 8 （ 6）采用 振，性能穩(wěn)定，適用溫度范圍廣。 （ 7）省電，在 5V 電源工作時，接收耗電約 10 （ 8）適用于 250 450頻點調整容易，供貨周期短。 （ 9）單片機直接接口，容易實現(xiàn)。 （ 10）一致性好，體積小。 （ 11）傳輸速率 最高可達 20 超外差 電路是 利用本地產(chǎn)生的振蕩波與輸入信號混頻，將輸入信號頻率變換為某個預定的頻率的電路。超外差這 種方法是為了適應遠程通信對高頻率、弱信號接收的需要，在外差原理的基礎上發(fā)展而來的。外差方法是將輸入信號頻率變換為音頻，這種方法是將輸入信號變換為超音頻，所以稱之為超外差。 雖然超外差接收模塊 靈敏度比超再生 接收模塊 低，價格高于超再生 接收模塊 ， 但其 優(yōu)點是頻率穩(wěn)定，抗干擾能力好，和單片機配合時性能比較穩(wěn)定 。接收模塊電路是由選頻電路、高頻放大電路、超外差檢波電路和低頻放大電路組成。發(fā)送調制信號經(jīng)過選頻電路選頻后，送入超外差檢波電路解調，再由低頻放大電路放大后由輸出引腳輸出高電平。若無信號收到，則輸出低電平。 據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊的核心部分即傳感器部分。傳感器種類很多，可以檢測溫濕度、光照、噪聲、振動、磁場、加速度等物理量，將這些環(huán)境變量轉變?yōu)榭晒y量的信號。相對于常規(guī)的傳感器，課題的設計中更多的會涉及到的是現(xiàn)成的集成設計的微型傳感器，至于傳感器的具體工作原理，我們并不關心，我們只要知道用就可以了?？紤]到整個節(jié)點由電池供電，必須選擇體積小、低功耗、外圍電路簡單的傳感器。如果是實際應用，完全可以直接采用不需要信號調理電路的數(shù)字式傳感器，而在我們的課題設計中，則應當盡量不要使用數(shù)字式傳感器。本課題選用 的是溫度傳感器 2 美國 導體 公司繼 后推出的增強型單線數(shù)字溫度傳感器 【 3】 。它在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面有了很大的改進，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。 與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它不僅能夠直接讀出被測溫度值，并且可以根據(jù)實際要求通過簡單的編程來讀取 912位的溫度值。本次設計之所以選用這款溫度傳感器，是因為它體積小，接線簡單（單總線元件），測量精度符合要求。 9 圖 2數(shù)字式溫度傳感器 上圖可以看出 用 腳 35 封裝或 8 腳 裝，采用 各引腳功能見下表 2 表 2序號 名稱 引腳功能描述 1 信號 2 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 選擇的 工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 作原理 如下： 溫原理如圖 2示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn) 生固定頻率的脈沖信號 并將信號 送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在 55 所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 2的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預置值。 10 圖 2溫原理圖 主要特性 有： (1) 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： 寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供 電 ； (2) 獨特的單線接口方式， 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實 現(xiàn)微處理器與 雙向通訊 ； (3) 持多點組網(wǎng)功能，多個 以并聯(lián)在唯一的三線上，實 現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 ； (4) 使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換 電路集成在形 如一只三極管的集成電路內 ； (5) 溫范圍 55 125 ，在 +85 時精度為 (6) 可編程的分辨率為 9 12 位，對應的可分辨溫度分別為 、 、 和 ，可實現(xiàn)高精度測溫 ； (7) 在 9 位分辨率時最多在 把溫度轉換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快 ； (8) 測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 時可傳 送 驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ； (9) 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而 燒毀，但不能正常工作。 從以上特性可以看出， 工作環(huán)境要求低，可以在比較惡劣的環(huán)境下正常工作；接口簡單，易于進行模塊化設計；數(shù)字輸出，精度可以達到很高的要求。另外， 具有體積小，傳輸距離遠，價格低廉等特點，非常適宜作為無線位 /消除 加 1 斜率累加器 預置 比 較 計數(shù)器 1 低溫度系數(shù)晶振 =0 溫度寄存器 計數(shù)器 2 高溫度系數(shù)晶振 =0 預置 停止 11 傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的傳感測量單元。另外， 支持“一線多機”設計，可以提高測量數(shù)據(jù)的精確度。 另外由于本節(jié)點模型的模塊化設計，可以支持各傳感器測量單元，包括模擬量輸出的傳感器單元，只要在其與單片機之間加入 A/D 轉換模塊即可。這也將是本節(jié)點功能擴展的一方面 。 點的硬件總體設計方案 本文設計的無線傳感器網(wǎng)絡是以 片機為微處理芯片，控制做測量端的溫度數(shù)字傳感器 行測量溫度，并且通過 315 無線收發(fā)模塊進行無線數(shù)據(jù)的傳輸，通過 口芯片與 通信。各個部分之間通過軟件控制協(xié)調工作。 既然設計的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點以 核心，就要考慮其它元件與連接方式問題。首先， 最小系統(tǒng)是必不可少的，這也將成為整個節(jié)點中模塊化的一部分。其即 315 無線收發(fā)模塊和 是三線 制模塊，接線將會非常簡單。整體框圖如下圖 2示，硬件設計電路原理圖如圖 2示。 P 1 . 0P 1 . 1P 2 . 1V C C G N DD a t 模 塊D a t C G N 模 塊S T C 8 9 C 5 1D a t C G N 1 8 B 2 0串 口 通 信 模 塊P 3 . 0P 3 . 1V C C G N D 12 圖 2線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點電路框圖 圖 2件設計方案電路原理圖 節(jié)總結 本章介紹了設計的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件部分，主要是各硬件模塊的功能特點，以及控制單元與無線通信模塊和測量模塊及串口通信模塊的連接方式。 13 3 系統(tǒng)軟件設計 件設計概述 本無線傳感器節(jié)點的軟件設計主要有溫度傳感器 制程序、無線通 信協(xié)議程序。傳感器控制程序主要針對一線單機外接電源的傳感器連接方式編寫，通信協(xié)議部分主要是 化協(xié)議的設計和簡單一跳路由的設計。本節(jié)點的軟件設計的語言是用的 言編寫及用 行軟件調試，通過串口下載到單片機中運行實際環(huán)境調試。 件開發(fā)工具 簡介 51 單片機開發(fā)軟件較多，但其中最好的一款莫過于公認的 里采用 語言編寫程序。 51 是美國 司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性 、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 14 德國 司開發(fā)的 8051 系列單片機的軟件開發(fā)平臺， 提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內 的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成： 括 工程管理器、 源程序編輯器、 程序調試器）、 定位器、 軟件開發(fā)的編程語言采用 為 過 而可將已編制好的程序加入到新程序中； 完成的軟件項目可以容易地轉換到其它的處理器或環(huán) 境中。 本節(jié)點的軟件設計編寫語言為 C 語言 ,在 面編寫程序 ,并且編譯生成 且在 面進行軟件調試。具體的編寫和調試步驟如下： （ 1） 新建一個工程，在工程里面新建一個文件保存為 式文件進行編譯并生成 件。如果編譯成功則說明所編程序沒有語法錯誤，否則要找到錯誤并改正，直到編譯成功為止。 （ 2） 編譯成功后，再進行軟件調試，在 面調試軟件的運行情況，觀察 情況及軟件用到的相關寄存器情況。 （ 3） 延時程序的測試，在調試軟件的時候，進行 C 語言程序的反匯編，在反匯編程序里面的延時部分開始和 結束設置斷點，并且把時鐘頻率設置為 12行一次程序記錄下 ，再運行一次記錄第二次 。兩次相減則得出延時時間。 （ 4） 打開反匯編窗口，對程序進行單步運行觀察程序運行流程，如果按照設計要求運行則正確，否則修改程序。 如圖 3本為 15 圖 3據(jù)采集模塊主程序設計 由于 用的是 1 線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 片機來說，硬件上并不支持單 總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 片的訪問。 主機使用時隙來讀寫 數(shù)據(jù)位和寫命令字位。由于 在一根I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。 嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，則在進行寫命令后，主 機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 i. 初始化時序 基于單總線的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由單片機發(fā)出的復位脈沖和 響應的應答脈沖組成，初始化時序如圖 3示。應答脈沖使單片機知道，總線上有 1備，且準備就緒。初始化過程如下：主機通過拉低單線 480上，產(chǎn)生復位脈沖，然后釋放該線，進入 機釋放總線時，會產(chǎn)生一個上升沿。單總線器件檢驗到上升沿后，延時 15過拉低總線 60產(chǎn)生應答脈沖，說明器件在線。 圖 3始化命令時序圖 讀時序 16 讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程，時序如圖 3示。讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內就得釋放單總線，以讓 數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 完成一個讀時序過程，至少需要 60能完成，并且兩個讀時序之間至少要有 1恢復時間。每個讀時隙都由主機發(fā)起，至少拉低總線 1主機發(fā)起讀時隙之后，件才開始在總線上發(fā)送 0 或 1，若 送 1，則保持總線為高電平。若發(fā)送為 0，則拉低總 線當發(fā)送 0 時， 該時隙結束后，釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至高電平狀態(tài)。 出的數(shù)據(jù)，在起始時隙之后保持有效時間為 15而主機在讀時隙期間，必須釋放總線。并且在時隙起始后的 15內采樣總線的狀態(tài)。 圖 3命令時序圖 寫時序 寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程，時序如圖 3示。 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當要寫 0 時序時，單總線要至少被拉低 60證 夠在 15間正確地采樣 I/O 總線上的 0 電平，當要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15內就得釋放單總線。 圖 3命令時序圖 共有 10 條控制命令，如下表 3示： 表 3 作命令 指令 說明 讀 33H） 讀 搜索 識別總線上各器件的編碼 17 匹配 用于多個 跳過 此命令執(zhí)行后，存儲器操作將針對總線上所有操作 報警搜索 僅溫度超限的器件對此命令做出響應 作命令 指令 說明 溫度轉換（ 44H） 啟動溫度轉換 讀暫存器（ 讀全部暫存器內容 寫暫存器（ 4 寫暫存器第 2， 3和 4個字節(jié)的數(shù)據(jù) 復制暫存器（ 48 將暫存器中的 配置寄存器內容復制到 讀 將 配置寄存器內容從 回讀至暫存器 所以由以上原理分析知，軟件程序具體的過程如下： 第一步使 位。 (1)單片機對 一個 480 至 960 微秒的復位低電平； (2)置一個 15 至 60 微秒的等 待高電平； (3)單片機設置 480 微秒的延時，等待 出信號。 第二步寫入 令 第三步寫入溫度轉換指令 44H， 行溫度轉換。 第四部使 位，同第一步。 第五步寫入 令。 第六部寫入讀寄存器命令 第七部讀寄存器低位數(shù)據(jù)。 第八步讀寄存器高位數(shù)據(jù)。 這樣 應到的溫度就被單片機讀出來，參照表 3以查出實際的溫度 7。 表 3代碼與溫度的對應圖 溫度 數(shù)字輸出 (二進制 ) 數(shù)字輸出 (十六進制 ) +125 0000 0111 1101 0000B 0785 0000 0101 0101 0000B 0550H +000 0001 0101 0001B 0191H +000 0000 1010 0010B 00000 0000 0000 1000B 0008H 0 0000 0000 0000 0000B 0000H 111 1111 1111 1000B 111 1111 0101 1110B 111 1110 0110 1111B 18 111 1100 1001 0000B 上 工作流程圖如圖 3及 一線單機，外接電源供電情況下的一個測量過程的完整程序流程圖如圖 3 N Y Y 圖 3作流程圖 開始 初始化 作命令 存儲操作命令 讀取溫度值 返回 19 圖 3程序流程圖 初始化 關中斷 寫跳過 令 溫度轉換指令 44H 寫讀寄存器指令 數(shù)據(jù)高八位 讀數(shù)據(jù)低八位 寫跳過 令 時 返回 開始 20 線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議的設計 線傳感器網(wǎng)絡的體系結構 無線傳感器網(wǎng)絡由有多個傳感器節(jié)點組成，這些節(jié)點通常分布在條件比較惡劣的地方，節(jié)點以自組織形式構成網(wǎng)絡，通過多跳路由以無線通信的方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到點，最終借助長距離或臨時建立的 路將整個區(qū)域內的數(shù)據(jù)傳送到遠程數(shù)據(jù)管理中心進行集中處理。如果無線傳感器網(wǎng)絡規(guī)模太大，可以采用聚類分層的管理模式，典型的無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)架構，如圖 3示 圖 3線傳感 器網(wǎng)絡系統(tǒng)架構 無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構由分層的網(wǎng)絡通信協(xié)議、網(wǎng)絡管理平臺、應用支撐平臺三部分組成。無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議機構參考了現(xiàn)有的通用網(wǎng)絡的 包含了無線傳感器網(wǎng)絡特有的能量管理、移動性管理和任務管理 3個層面。其整個模型主要包括應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層、能量管理平面、移動性管理平面、任務管理平面 8個部分組成，無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議層次結構如圖 3圖 3線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議層次結構圖 其中分層網(wǎng)絡通信協(xié)議由物理層、數(shù) 據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層五部分應 用 層傳 輸 層網(wǎng) 絡 層數(shù) 據(jù) 鏈 路 層物 理 層能量管理移動性管理任務管理 21 組成 . 1. 物理層：負責信號的調制和數(shù)據(jù)的收發(fā)，所采用的傳輸介質主要有無線電、紅外線、光波等。 薦使用免許可證頻段（ 物理層的設計既有不利因素，例如傳播損耗因子較大，也有有利的方面，例如高密度部署的無線傳感器網(wǎng)絡具有分集特性，可以用來克服陰影效應和路徑損耗。 2. 數(shù)據(jù)鏈路層：負責數(shù)據(jù)成幀、幀監(jiān)測、媒體接入和差錯控制。其中，媒體接入?yún)f(xié)議保證可靠的點對點和點對多點通信；差錯控制則保證源節(jié)點發(fā)出的信息可以完整無誤地到達目標節(jié)點。 3. 網(wǎng)絡層：負責路由的發(fā) 現(xiàn)和維護，由于大多數(shù)節(jié)點無法直接與網(wǎng)關通信，因此需要通過中間節(jié)點以多跳路由的方式將數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點。而這就需要在 4. 傳輸層：負責數(shù)據(jù)流的傳輸控制，主要通過匯聚節(jié)點采集傳感器網(wǎng)絡內的數(shù)據(jù)，并使用衛(wèi)星、移動通信網(wǎng)絡、 者其他的鏈路與外部網(wǎng)絡通信，是保證通信服務質量的重要部分。 5. 應用層：由各種面向應用的軟件系統(tǒng)構成。主要研究的是各種傳感器網(wǎng)絡應用的具體系統(tǒng)的開發(fā)，例如：作戰(zhàn)環(huán)境偵查與監(jiān)控系統(tǒng)，情報獲取系統(tǒng)，災難預防系統(tǒng)等等。 線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議方案設計 針對節(jié)點的特性，提出了以下設計構想： 首先在硬件方面，由于結構簡單，更多的注意力應被放在如何降低干擾方面，節(jié)點與外界，節(jié)點間，甚至節(jié)點自身的元件間都會出現(xiàn)干擾。另外節(jié)能也是要考慮 一個方 面。 節(jié)點硬件功能的不足往往需要相關軟件設計來彌補。所以針對節(jié)點的一些特性，選擇功能合適的軟件來對工作過程進行控制尤為重要。對于無線傳感器網(wǎng)絡，通信協(xié)議是軟件的主要部分。所以對于通信協(xié)議的設計決定了設計的節(jié)點是否能構成一個可以投入實際應用的無線傳感器網(wǎng)絡。 對于一個無線傳感器網(wǎng)絡，最重要的通信 協(xié)議主要是定義在數(shù)據(jù)鏈路層的介質訪問控制 (的 議和網(wǎng)絡層的路由協(xié)議。前者決定了通信的信道分配，而后者決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆肪€。下面詳細說明對這兩個協(xié)議的設計方案 。 (1) 議的設計方案 在無線傳感器網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)鏈路層的 議決定無線信道的使用方式，在傳感器 22 節(jié)點之間分配有限的無線通信資源，用來構建傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的底層基礎結構。由于315 無線收發(fā)模塊無線信道為通用 315一公用信道，根據(jù)這一特點，本文設計了一種基于 線局域網(wǎng) 議的基本思想的一種基于競爭的 議。下面將對此協(xié)議進行介紹。 議的基本思想可總結為：信道會被最先使用的通信單元所占有。也就是，某通信單元如果想要占用信道進行通信，首先要對信道的使用情況進行偵聽。如果信道空閑則進行信息的傳輸，而如果信道被其他通信單元占用，則要等待此通信過程結束，之后再進行自己 的信息傳輸。這種通信方式非常適合單一信道的315 無線收發(fā)模塊之間的通信。而作為無線傳感器網(wǎng)絡的 議，節(jié)點不可能如一樣在等待傳輸過程中始終對無線信道的使用情況進行偵聽，這就要引入周期性的偵聽睡眠機制，以盡量減少節(jié)點自身能量的消耗。 首先，需設計節(jié)點間的應答模式。本文模擬溫度采集網(wǎng)絡節(jié)點間的通信過程，將整個應答過程設計為：節(jié)點 A 發(fā)出收集數(shù)據(jù)請求 節(jié)點 B 發(fā)送數(shù)據(jù) 節(jié)點 A 發(fā)送結束信號，每次完整的無線通信過程需要三組信號。 議運作機制示意圖如圖 3示。其中每個數(shù)據(jù)包之間加 入一定的等待時間，暫定為兩幀數(shù)據(jù)傳輸時間，可保證傳輸可靠。三個數(shù)據(jù)包傳輸時間加上每兩個數(shù)據(jù)包間的等待時間構成了預約時間。如果通信過程超過預約時間則認為通信失敗，兩個節(jié)點將放棄對無線信道的占用，由所有節(jié)點來競爭使用權 。 信 道 使 用 情 況數(shù) 據(jù) 包等 待 時 間發(fā) 與 節(jié) 點 B 通 信 請 求 開 始 接 收 發(fā) 結 束 信 號節(jié) 點 到 通 信 請 求偵 聽發(fā) 送 信 息接 收 結 束 信 號偵 聽偵 聽 偵 聽偵 聽 到 結 束 信 號發(fā) 與 節(jié) 點 X 通 信 請 求圖 3節(jié)點的偵聽睡眠周期機制的設定如下：整個偵聽睡眠的周期設為三分之一的 23 預約時間，將每次偵聽開始的時間設在等待時間的中間位置左右，保證偵聽節(jié)點能接收到 完整的幀頭，這樣在發(fā)現(xiàn)信道被占用時，可以第一時間發(fā)現(xiàn)通信信道的占用節(jié)點是否包括本節(jié)點。如果不包括本節(jié)點，則進入睡眠狀態(tài)；如果在十個數(shù)據(jù)幀時間內偵聽不到通信信號或接收到結束信號，則發(fā)送通信請求；如果接收到其他節(jié)點與自己的通信請求，則先響應請求，之后會擁有無線信道的優(yōu)先使用權，以最大程度的減少信息延遲。 上圖為一個通信過程的實例。首先節(jié)點 A 先行占用了無線信道，向節(jié)點 B 發(fā)送通信請求；節(jié)點 B 和節(jié)點 C 都對信號進行偵聽，結果發(fā)現(xiàn)節(jié)點 B 為通信節(jié)點而節(jié)點C 不是，則節(jié)點 B 開始與節(jié)點 A 進行通信，節(jié)點 C 繼續(xù)偵聽 睡眠的過 程；在節(jié)點A 與節(jié)點 B 的通信過程中，節(jié)點 C 欲與節(jié)點 X 之間通信，這樣節(jié)點 C 不斷對通信信道進行偵聽，直到接收到結束信號之后的下一個通信周期，立即發(fā)送通信請求占用信道，與節(jié)點 X 進行通信；而此時節(jié)點 A 與節(jié)點 B 通信過程結束，回到周期性的偵聽睡眠狀態(tài)，等待下一個通信過程。 無線傳感器網(wǎng)絡 議建立后，節(jié)點間就可以通過對簇頭節(jié)點的選擇構成一個星形網(wǎng)絡。實際設計工作中，應用此協(xié)議簡化版本的節(jié)點可以組成一個由少量節(jié)點和一個上層控制節(jié)點組成的具有一跳路由結構的星形網(wǎng)絡（下節(jié)將做更具體的介紹）。 對于實際設計的簡化的 議，發(fā)送的每幀數(shù)據(jù)的結構是根據(jù)紅外線遙控器數(shù)據(jù)幀的特點和通信數(shù)據(jù)結構設計出的一種數(shù)據(jù)幀，包括以下幾個部分：幀頭，前導碼，數(shù)據(jù)或指令代碼，校驗位 (也是結束位 )。設計了一跳路由的功能，完善了網(wǎng)絡機制。 設計的數(shù)據(jù)傳輸格式為：幀頭由二十位周期為 400 微秒，占空比為 50%的方波組成。其他數(shù)據(jù)或指令代碼的編碼均為 100 微秒的高低電平。前導碼為四位數(shù)據(jù)，暫定為 0101B，是為了保證后面各位數(shù)據(jù)的接收準確，接收后即將其丟棄。數(shù)據(jù)或指令代碼主要是由節(jié)點編號和數(shù)據(jù)組成。作為數(shù)據(jù)信號的代碼幀的數(shù)據(jù)或指令代碼部分由兩個八位的節(jié)點 編號代碼和兩個八位的數(shù)據(jù)碼組成。節(jié)點編號分別是目標節(jié)點編號和測量終端節(jié)點編號。發(fā)送的數(shù)據(jù)為低八位數(shù)據(jù)和高八位數(shù)據(jù)。最后的校驗碼為兩位，同時作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y束信號，采用偶校驗，輸出量為相同的信號，若這兩位信號都與接收節(jié)點的校驗結果相同則認為傳輸正確，若有一位不同則認為傳輸錯誤，需要重新接收。 對應各種數(shù)據(jù)代碼和程序代碼，在單片機內部的 設計了固定的存儲變量用來對數(shù)據(jù)進行存放、讀取及比較等操作。具體的存儲變量安排如表 4示。 24 表 3應數(shù)據(jù)存儲宏定義 字節(jié)地址 對應內容 驗碼 節(jié)點編號 據(jù)源節(jié)點編號 標節(jié)點編號 收到的目標節(jié)點編號 (與本節(jié)點編號比較 ) 5H(表示測量節(jié)點的功能編號 ) 示路由節(jié)點的功能編號 ) 能編號的存儲單元 收到的發(fā)送節(jié)點編號 發(fā)送數(shù)據(jù)的低八位 發(fā)送數(shù)據(jù)的高八位 收到的目標節(jié)點編號 收到的測量節(jié)點編號 發(fā)送過程的程序流程圖如圖 3示。其中為保證接收準確，每幀數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送 20 次，形成一個數(shù)據(jù)包。這是通過實際工 作情況確定的數(shù)字，可保證因為干擾信號產(chǎn)生誤碼，使某幀數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤的情況下仍能使接收節(jié)點有機會重新接收正確的信號。 接收數(shù)據(jù)時，讀取 的數(shù)據(jù)的位置選在每個數(shù)據(jù)電平的中間左右，這樣即使程序設計過程中有發(fā)送和接收不同步的地方，只要將偏差控制在合理范圍之內即可成功接收到數(shù)據(jù)。同時在接收過程中加入了兩位偶校驗，可進行簡單的數(shù)據(jù)檢驗，在一定程度上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?對于完整的通信過程所需程序，對應的數(shù)據(jù)幀程序流程圖如圖 3示。 （ 2） 路由協(xié)議的設計方案 本文設計的節(jié)點具有以下特點： 315 無線收發(fā) 模塊的通信距離遠，而且每個節(jié)點可掛帶多個 感器，每個傳感器與控制單元之間的連線長度又可以設定的很長，這樣每個節(jié)點就可構成一個小型的有線傳感器網(wǎng)絡，對一定范圍內的溫度數(shù)據(jù)進行采集和處理。因此各個節(jié)點都可以測量一個較大區(qū)域內的溫度，由這樣的節(jié)點構成無線網(wǎng)絡，可以降低單位面積內的節(jié)點密度。同時由于器件性能的限制，如果任意擺放節(jié)點，很難在組網(wǎng)時對每個節(jié)點進行精確的定位。因此本文中對路由協(xié)議的設計是建立在節(jié)點位置已知，網(wǎng)絡中節(jié)點密度低，節(jié)點本身數(shù)據(jù)存儲及處理能力有限的假設下進行的，如果網(wǎng)絡對節(jié)點性能有更 高要求，可以更換功能更強大的運算處理單元，并對協(xié)議進行適當?shù)母倪M 。 25 j ,N,d 由協(xié)議的一種能量多路徑路由4。通過對節(jié)點剩余能量的計算及節(jié)點間通信耗能的計算，可以在目的節(jié)點和源節(jié)點之間選擇一條耗能最小的路徑。下面將作具體介紹。 能量多路徑路由協(xié)議主要思想是在路由選擇的過程中，為每一條信息傳遞路徑賦予一定的選擇概率，使得數(shù)據(jù)傳輸均衡消耗整個網(wǎng)絡的能量，延長整個網(wǎng)絡的生存期。協(xié)議包括路徑建立、數(shù)據(jù)傳播和路由維護三個過程。路徑建立過程是該協(xié)議的重點內容。在這個過程中 ，每個節(jié)點需要知道到達目的節(jié)點的所有下一跳節(jié)點，并計算選取每一條路徑的概率。概率的計算是根據(jù)通信代價來計算出來的，用 )(目的節(jié)點的通信代價。首先由目的節(jié)點廣播路徑建立信息，信息中包含一個代價域，表示發(fā)出該消息的節(jié)點到目的節(jié)點路徑上的能量信息，初始值為 0。鄰居節(jié)點收到此信息時，只有當自己距離源節(jié)點更近，距離目標節(jié)點更遠的情況下才轉發(fā)信息，否則丟棄信息。轉發(fā)信息的節(jié)