定向扩散路由协议外文翻译

1定向扩散的无线传感器网络ChalerekIntanagonwiwat,RameshGovindan,DeborahEstrin,JohnHeidemann,andFabioSilva摘要--进展处理器，内存和无线技术将能够连接传感，通信和计算的能力小，价格便宜的节点。这些节点的网络可以协调进行的环境现象分布式传感。在本文中，我们探讨了定向扩散范式这种协调。定向扩散是以数据为中心的所有通信进行命名的数据。在定向扩散为基础的网络中的所有节点都应用感知。这使得扩散通过选择良好的经验和路径，通过网络（例如，数据聚合）缓存和处理数据，以达到节约能源。我们探索和评估使用定向扩散的一个简单的远程监控传感器网络解析和实验。我们的评估表明，定向扩散可以达到显著的节能效果，并且可以根据所调查的情况下超越传统的理想化方案（例如，全网组播）。1介绍在不久的将来，先进的处理器，内存和无线技术将使小和廉价的节点能够进行无线通信和显著计算。这些设备加入感应功能将会使分布式微感-一个在节点的集合坐标，实现活动更大的传感任务成为可能。这种技术可以彻底改变信息收集和在许多情况下的处理。规模大，动态地改变，并且健壮的传感器网络可以部署在恶劣的物理环境，如远程地理区域或有毒的城市地区。他们也将实现低维护传感更良性的，但不太方便，环境：大型工业厂房，飞机内饰等。。为了激励我们的研究，考虑的怎么这么传感器网络将致力于这个简化模型。一个或多个操作人员构成，在网络中的任何节点，表单的问题：“有多少行人，你的地理区域X观察？”，或“告诉我在什么方向的车辆在区域Y移动”。这些查询中指定的区域导致被委派传感器开始收集信息。一旦个别节点检测到行人或车辆的运动，它们可能会影响相邻节点协作，消除歧义行人位置或车辆移动的方向。然后其中一个节点可能会报告的结果返回给操作人员。通过健壮性，可伸缩性和能效要求的启发，本文探讨了新的数据传播范式，例如传感器网络。这一模式，我们称之为定向扩散1，是以数据为中心。由传感器节点产生的数据被命名为属性-值对。节点通过发送兴趣名为数据请求的数据。数据匹配的兴趣，然后“拉”下来，对那个节点。中间节点可以缓存，或转换数据，并且可以直接基于以前缓存的数据（第2节）的兴趣。使用这种通讯模式，我们的例子中可以如下方式实现。操作人员的查询将被转化为扩散（如广播，地理路由）对在区域X或Y节点，当在该地区的一个节点收到一个零利率，它会激活其传感器，开始收集有关行人的信息。当传感器报告行人的存在，该信息返回沿息传播的反向路径。中间节点可能会汇总数据，例如，更准确地引脚通过组合的些许传感器报告指出行人的位置。定向扩散的一个重要特征是，兴趣和数据传播和聚集是通过局部的相互作用（在一些附近的邻居或节点之间的消息交换）来确定。定向扩散是显著不同，其中节点通过其端点标识，节点间通信层叠在网络内设置的端至端传送服务的IP式通信。在本文中，我们描述了定向扩散，并说明这种模式的传感器查询，传播和处理的一个实例。我们表明，采用定向扩散可以实现强大的多路输送，凭经验适应网络工作路径的一小部分，并达到显著的节能效果时间中介节点聚合反应的2查询（第4章）。我们还实施了几个小的传感器平台定向扩散;我们描述在第5节我们实现设计和我们的经验。在本文中，我们概述了定向扩散范式，解释其主要特点，并在一些细节描述了定向扩散模式的车辆跟踪传感器网络（第2节）的特定实例。我们指定哪些地方法规实现的利息和数据传输所需的行为。在此过程中，我们将展示如何在定向扩散模式不同于传统的网络和定性认为，这种模式提供了缩放，健壮性和能源效率方面的好处。我们通过定向扩散（第4节）和实施（第5条）的详细的数据包级仿真量化其中的一些好处。C.Intanagonwiwat，R.Govindan，学者海德曼和F席尔瓦与USC/信息科学研究所。D.雌激素是与加州大学洛杉矶分校。这项工作的早期版本出现在ACMMobiCom的2000论文集[17]。这项工作是由美国国防高级研究计划局授予下DABT6399-1-0011支持。1Van雅各布森提出“扩散”命名的属性数据，这个类的应用程序，后来导致了定向扩散的设计理念。(a)兴趣传播（b)梯度建立（c)数据传播以及路径加强图1定向扩散路由协议的过程2定向扩散定向扩散是由几个要素：兴趣，数据消息，渐变和增强。有兴趣的消息是查询或询问它指定一个用户想要什么。每个兴趣包含所支持的传感器网络进行数据的感测任务的描述。典型地，在传感器网络中的数据是一种物理现象的收集或处理信息。这样的数据可以是一个事件，这是感测到的现象的简短描述。在定向扩散，数据使用属性-值对的名字命名。感测任务（或者其子任务）的传播在整个传感器网络工作有兴趣命名的数据。这个传播设置了网内梯度设计的“画”事件（即数据相匹配的利息）。具体而言，梯度是接收有兴趣的每个节点创建方向状态。的梯度指向方向设置朝向从其接收了感兴趣的相邻节点。活动开始流向兴趣携带多梯度路径的发起人。传感器网络增强1，或少数这些路径。图1示出这些元素。在本节中，我们描述的扩散特别提到一种特殊的传感器网络，一个支持位置跟踪任务的这些元素。正如我们将要看到的，有几个设计选择展示自己，即使在扩散这个特定实例的上下文中。我们对这些设计选择阐述，同时介绍了无线传感器网络的设计。我们的初步评估（第4节）这些重点去选择符号的一个子集。不同的设计选择导致扩散的不同变体（参见[16]另一种变型），此外，尽管我们描述这种扩散变种基于速率的应用，扩散也适用于事件触发应用程序。2.1命名在定向扩散，任务描述被命名，例如，描述一个任务属性-值对的列表。A车辆跟踪任务可能被描述为（这是一个简单的描述，请参见第2.2节有详细介绍）：键入=轮式车辆//检测车辆的位置3间隔时间=20毫秒//将事件发送每20毫秒持续时间=10秒//为接下来的10秒矩形=[-100，100，200，400]//从内部传感器为了便于说明，我们选择了分区域的代表性，有一些坐标系上定义的矩形;在实践中，这可能是基于GPS坐标。直观地说，任务描述指定数据相匹配的属性的兴趣。因为这个原因，这样的任务描述被称为一个兴趣。在回应兴趣发出的数据也被命名使用类似的命名方案。因此，例如，一个传感器，用于检测轮式车辆可能会产生以下数据（参见2.3节的一些属性的说明）：键入=轮式车辆//类型的车辆看到这种类型的实例=卡车//实例位置=[125，220]//节点位置强度=0.6//信号幅值测量信心=0.85//信心在比赛中时间戳=1点20分40秒//事件发生时刻给定一组由一个传感器网络支持的任务，那么，选择一个命名方案是在对设计定向扩散的第一步网络。对于我们的传感器网络中，我们选择了一个简单的属性值基于兴趣和数据的命名方案。在一般情况下，每个属性具有一个相关的值的范围。例如，属性类型的范围是一组代表的移动物体（车辆书代码值，动物，人类）。属性的值可以是其范围内的任意子集。在我们的例子中，感兴趣的属性类型的值是对应的轮式车辆还有其他的选择属性值范围（例如，分层）等命名方案（如故意名称[1]）。一些程度上命名方案的选择会影响任务的表现力，并可能影响扩散算法的性能。在本文中，我们目标是获得扩散模式的初步认识。出于这个原因，可以命名方案的探索已经超出了本文的范围，但是我们已经开始在其他地方的探索[14]（参见第5章）。2.2兴趣与梯度第2.1节的命名任务描述构成一个跨估在一些利息通常是注入网络（可能是任意的）节点的网络中。我们使用术语汇来表示这个节点。2.2.1兴趣传播由于我们选择的命名方案，我们现在描述的兴趣是如何通过传感器网络的扩散。假设一个任务，一个指定类型和矩形，10分钟的持续时间和10毫秒的时间间隔，被实例化的网络中的特定节点。时间间隔参数指定事件的数据速率;因此在我们的例子中，指定的数据速率为每秒100个事件。此汇聚节点记录了任务;任务状态从节点的工期属性指定的时间后清除。对于每个活动任务，水槽周期性地广播一个在表面的消息到多个邻居节点（更有效的方法来发送兴趣后面将要进行讨论）。这最初的兴趣包含指定的矩形和持续时间属性，但包含了更大的时间间隔属性。直观地看，这最初的兴趣可能会被认为是探索性的;它试图确定是否有确实是任何传感器节点该检测轮式车辆要做到这一点，初次试探性的兴趣指定一个低数据速率（在我们的例子中，每秒1个事件）2。在第2.4节中，我们描述了如何将所需的数据速率是强化来实现。于是，最初的兴趣采用以下形式：键入=轮式车辆间隔=1秒矩形=[-100，200，200，400]。时间戳=1点20分40秒//HH：MM：SS4终止时间=1时30分40秒之前我们介绍了如何利益的处理，我们强调的是，兴趣是软态[19，29，32]，将通过水槽周期性地刷新。要做到这一点，水槽简单地重新发送相同的权益，单调递增的时间戳属性。这是必要的，因为兴趣不可靠整个网络传播。刷新率是一个协议的设计参数折衷的开销增加健壮性失去兴趣。每个节点维护利益兴趣缓存。在缓存中的每一项对应一个不同的兴趣。两种利益是不同的，在我们的例子中，如果他们的属性类型的不同，或它们的矩形属性（可能部分地）不相交。在高速缓存中兴趣列表不包含关于水槽但几乎紧接前一跳的信息。因此，不同范围活动动的兴趣。我们的定义的特殊兴趣也让兴趣聚合。两个兴趣I1和I2，具有相同的类型，完全重叠矩形的属性，可以，在某些情况下，表示与单个息条目。其他兴趣聚合是未来研究的一个课题。一个条目的缓存有几个字段。一个时间戳字段表示过去的时间戳3收到匹配的兴趣。的兴趣条目还包含几个梯度字段,每一个邻居。每个梯度包含一个数据速率要求的领域指定的邻居,源自于兴趣的间隔属性。它还包含一个时间字段,源自于时间戳和到期利益的属性,并指示近似一生的兴趣。这个时间必须超过网络延迟。当一个节点收到感兴趣时,它检查是否在学习存在于缓存中。如果匹配条目不存在(匹配确定通过上述定义指定的不同的利益),节点创建一个条目。感兴趣的参数条目实例化从接收到的利益。这个条目有一个梯度对邻居的利益,与指定的事件数据速率。在我们的例子中,一个邻居的下沉将设立一个兴趣条目的梯度每秒1事件向下沉。为此,它必须能够区分个体的邻居。任何本地独特的邻居的标识符可以用于一目的。这样的例子标识符包括802.11MAC地址[8],蓝牙[13]集群地址,或本地独特的临时标识符[11]。如果存在一个感兴趣的条目,但没有梯度的发送这方利益,节点添加一个梯度与指定值。它还更新条目的适当的时间戳和持续时间字段。最后,如果有一个入口和一个梯度,节点只需更新的时间戳和持续时间字段。在2.3节中,我们描述如何使用渐变。梯度届满时,从其兴趣条目删除。并不是所有的梯度将到期在同一时间。例如,如果两个不同的水槽表达模糊,利益超期时间不同,一些网络中的节点有兴趣加入不同梯度过期时间。当所有渐变为感兴趣的条目已经过期,兴趣条目本身从缓存中删除。收到感兴趣后,一个节点可能决定转发其邻国的一些子集感兴趣。邻居节点,这似乎感兴趣来自发送节点,尽管它可能来自一个遥远的水槽。这是当地一个交互的一个例子。通过这种方式,兴趣分散在整个网络。并不是所有的兴趣收到重发。一个节点可能抑制收到兴趣如果它最近重发一个匹配的兴趣。一般来说，有对邻居几种可能的选择（图2）。最简单的方法是重新播出的利益对所有邻居。这等同于在整个网络泛滥的兴趣;在没有关于它的信息的传感器节点都可能能够满足在表面，这是唯一的选择。这也是我们模拟在第4节的替代品。在我们的例子传感器网络，它也可以是能够进行地理路由，使用一些文献中所描述的技术[23，34，7]。这可以限制拓扑范围为兴趣扩散，由此导致能量节省。最后，在一个静止的传感器网络中，节点可能会使用缓存数据（参见2.3节）直接利益。例如，如果在响应到一个较早的兴趣，从一些派出一些邻居的数据听过一个节点由属性类型指定的区域内的传感器，它可以引导这种兴趣到A，而不是广播到所有的邻居。5扩散元素设计选择兴趣传播洪泛基于位置的限制或定向洪水定向传播基于先前缓存的数据数据传播强化单一路径交付多路