WSN节点地址分配问题的分布式计算的思考

 

无线传感器网络（Wireless Sensor Network）

   无线传感网络大体上是通过在某个区域中散布一些节点来收集数据并对数据进行分析然后获得这个地区的某些感兴趣的信息的一种新兴的技术。

  比如一个地区的温度，我们在地区中散布节点以采集和分析数据。那么会有很多的问题，第一我们用的是无线通信，必须给节点以地址分配来定位（不是唯一的方式），第二我们要考虑稀缺资源---节点的能量，第三我们得考虑无线通信中的协议以及路由算法之类的东西。总之，无线传感网络和区域网无线通信其实是类似的，主要的一点不同就是地址的分配和能耗问题的不同。

  为什么要考虑地址的分配呢？

   其实这个问题在无线局域网中也是一样的，要考虑到发送数据和接受数据时候的网络定位。发送的数据包上带有的包的source端和destination端的地址。

  为什么不用32位的IP地址或者给其带上出厂时的MAC地址呢？

   这个问题很简单，因为能耗。无线节点每次的收发数据都要带上这么长的地址显然使得发送能耗增加了，不利于网络的生存周期的延长。

 

好，接下来我们进入正题，如何让网络在分布式运算的思想下自己分配一个源地址。

我们很容易想到类似分治法的案例，每个节点自动生成一个地址就行了。

1.典型的随机分配算法

   我们创建一个地址池，让节点在该网络中随机生成一个地址。

   这就是一个非常简单的分布式算法。

   不可避免的我们会意识到一件事情，冲突的发生。

冲突的来源在于：我们在一个闭集中取得的地址，肯定是会有取到相同地址的事件发生。

  根据一般概率学推导的结果，在2的14次方的地址空间中，275个节点已经达到冲突概率为90%

所以这种典型算法的适用应该在于网络节点十分少的情况下的。

 

2.加入节点验证的分配算法

  我们把网络看做一个容器，里面的节点地址是互不相同的，我们要加入一个节点，也要让它与其中任何一个点都不相同，这该如何是好？

  我们联想到ARP协议，先为这个网络新建一个临时的地址空间，原先我们拥有一个地址池，新加入的节点取临时空间的地址为source地址，在地址池中随机一个地址作为destination端，按照ARP协议的方式向全网发送数据包查找是否destination端已经存在了，如果收到回复则再随机再验证，如果未回复，则使用该地址为源地址。

 

课上介绍的这两种典型的节点地址分配算法，其实可以看成用分布式来解决动态规划的问题，我们在对互相依赖的子问题的解决仍然没有一种很具体的方法论，这就是加入-验证的方式来使得地址不会冲突，当然，这会有一定的能耗。