基于農(nóng)田的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究的綜述報(bào)告

基于農(nóng)田的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究的綜述報(bào)告摘要：隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)行業(yè)逐漸應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容。本文綜述了農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，包括數(shù)據(jù)收集、路由協(xié)議、能量管理和安全保護(hù)四個(gè)方面。一、引言隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)行業(yè)逐漸應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以對農(nóng)作物成長環(huán)境和農(nóng)作物生長參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容，因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸和網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)運(yùn)行。本文綜述了農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，包括數(shù)據(jù)收集、路由協(xié)議、能量管理和安全保護(hù)四個(gè)方面。二、數(shù)據(jù)收集農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)收集是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化的基礎(chǔ)。為了獲取更加準(zhǔn)確的農(nóng)作物環(huán)境信息和生長參數(shù)，傳感器節(jié)點(diǎn)要放置在農(nóng)田中各處。在傳統(tǒng)的農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過中繼節(jié)點(diǎn)匯聚到基站。但是在實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)之間的通信距離有限，特別是穿透性能差的傳感器無法直接與基站進(jìn)行通信，或者受到隨機(jī)干擾而傳輸數(shù)據(jù)帶來失誤。因此，近些年來出現(xiàn)了基于中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。通過設(shè)置中繼節(jié)點(diǎn)，將接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?，這種方法大大提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和準(zhǔn)確性。同時(shí)，由于中繼節(jié)點(diǎn)可以自行轉(zhuǎn)移位置，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)布局，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積更廣，sensors節(jié)點(diǎn)之間的通信范圍更廣闊，從而提高數(shù)據(jù)采集的效率和精度。三、路由協(xié)議路由協(xié)議是農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的核心功能之一。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議主要有三種類型：平面路由協(xié)議、分層路由協(xié)議和基于集群的路由協(xié)議。1.平面路由協(xié)議平面路由協(xié)議是農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最簡單的一種路由方式，主要通過最近鄰或者機(jī)會(huì)路由等簡單方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這種路由協(xié)議簡單易用，但是網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和性能受到很大影響，不適用于較大或者較為復(fù)雜的農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。2.分層路由協(xié)議分層路由協(xié)議是一種將網(wǎng)絡(luò)劃分為多層結(jié)構(gòu)的路由方式，每一層都聚焦于不同的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，通過協(xié)調(diào)各種任務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和聚合。這種路由協(xié)議可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男室约敖档途W(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，但是在實(shí)現(xiàn)過程中需要考慮到網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的相互影響，避免網(wǎng)絡(luò)任務(wù)發(fā)生對沖，從而對數(shù)據(jù)的傳輸造成影響。3.基于集群的路由協(xié)議基于集群的路由協(xié)議是將節(jié)點(diǎn)分為不同的簇，每個(gè)簇有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，這些主節(jié)點(diǎn)可以自行選擇數(shù)據(jù)傳輸路徑或者通信方式，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和聚合。這種路由協(xié)議可以降低節(jié)點(diǎn)之間的通訊時(shí)間，從而提高數(shù)據(jù)傳輸和簇內(nèi)通訊速度。四、能量管理能量管理是農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)受限于電池容量和無法更換，因此如何提高能量利用率、延長電池壽命和提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性是網(wǎng)絡(luò)研究中的重點(diǎn)方向?，F(xiàn)有的方法主要包括功率控制、數(shù)據(jù)聚合和靜態(tài)分簇等。功率控制是通過控制傳輸功率來達(dá)到延長電池壽命的目的。而數(shù)據(jù)聚合可以將相同類型的信息進(jìn)行匯聚，避免冗余數(shù)據(jù)帶來的能量浪費(fèi)。靜態(tài)分簇則是在網(wǎng)絡(luò)初始時(shí)就將節(jié)點(diǎn)分為不同的簇，從而使能量耗散平均，提高單個(gè)節(jié)點(diǎn)的壽命。五、安全保護(hù)最后，農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信十分開放，這也使得網(wǎng)絡(luò)容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。為此，需要在網(wǎng)絡(luò)通訊中將主要通訊內(nèi)容加密，防止數(shù)據(jù)泄露和網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，這是一項(xiàng)十分重要的工作。網(wǎng)絡(luò)的安全保持需要從兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：通信信道的加密和數(shù)據(jù)的監(jiān)控。加密是對通信內(nèi)容進(jìn)行加密保護(hù)，只有經(jīng)過身份認(rèn)證并獲得密碼的節(jié)點(diǎn)可以獲取這些信息。而數(shù)據(jù)監(jiān)控則實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的大量采集和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)行為，快速進(jìn)行處理和修復(fù)。六、結(jié)論綜上所述，農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)行業(yè)中的重要應(yīng)用。數(shù)