无线传感网络(WSN)设计经典参考实例(一)

时间:2013-12-14来源:网络
0px">  (5) WSN 中非拥塞丢包和多路传输等引起的数据包传输乱序,都会引发TCP 协议的错误响应,使得发送端频频进入拥塞控制阶段,导致传输性能下降。

  (6) TCP 协议要求每个网络节点具有独一无二或全网独立的网络地址。在大规模的WSN 中,为了减少长地址位带来的传输消耗,传感器节点可能只具有局部独立的或地理位置相关的网络地址或采用无网络地址的传输方案,无法直接使用TCP 协议。

  3、WSN 传输协议研究进展

  当前对于无线传感器网络传输协议研究的工作还是侧重于拥塞控制和可靠保证。该研究将拥塞控制分为流量控制、多路分流、数据聚合和虚拟网关等;可靠保证则包括数据重传、冗余发送。

  流量控制中,ERST、PORT 和IFRC 协议是基于报告速率调节的拥塞控制协议;Fusion、CCF 是基于转发速率调节的拥塞控制协议,适合要求数据逼真度较高的网络;Buffer-based、PCCP、CODA 则是基于综合速率调节的拥塞控制协议。ERST 考虑了可靠性和能耗的因素,通过调整报告速率来减轻拥塞;PORT 协议则将报告速率调整问题建模为优化问题,解决ERST 的不足;IFRC 则着重保证信道带宽能更公平地被相邻多个节点所分享。

  Fusion 采用了令牌桶机制,节点要按照一定规则积累令牌,且发送一次数据就消耗一个令牌;CCF 用速率比较的方法,拥塞发生时节点将自身转发速率与父节点告知的转发速率比较,以其中较小的值来转发数据包。

  Buffer-based 采用基于缓冲区的轻量级控制机构。发送数据包之前,要求节点监听邻居节点的缓冲区溢出否;PCCP 对数据流赋与不同的加权优先级,来保证调整公平性;CODA 结合了开环和闭环控制方式来解决拥塞。网络流量突发导致局部短暂拥塞时就启用开环控制。同时,若某被监测事件的发生频率低于设定的信道吞吐量,源节点即可自行调整报告速率,否则就启动闭环拥塞控制。

  多路分流就是通过多路转发来分散流量,解决拥塞问题。其中,ARC 协议是利用网络中的冗余节点构建新的转发路径,CAR 与ARC 方法相近,BGR 则是在地理路由中增加方向偏离范围,以此来扩大转发路径的可选范围。

  数据聚(融)合的必要性和重要性前文已述。协议包括CONCERT 和PREI。前者采用适应性聚合,后者将网络划分为大小相同的网络,对来自同一网格的数据进行聚合。

  可靠性方面,数据重传协议包括网关向节点、节点向网关和双向可靠保证3 类;冗余发送则包括拷贝发送(AFS、Rein form、MMSPEED、GRAB)和编码冗余。

  PSFQ、GARUDA 是网关向节点的。前者用缓发快取进行控制,后者则建立层次结构,进行阶段性丢包恢复。RMST、RBC 是节点向网关的。前者是基于单路由协议设计的,除了原有的由数据源到网关的方向之外,增加了后向路径,用于反馈丢包。BRTM 是双向可靠保证的。

  此外还有5 种随机投递传输协议并分别对它们建模分析,在仿真对比的基础上做出了相关结论。这些协议包括:

  1)逐跳可靠传输协议HHR、带应答的逐跳可靠传输协议

  HHRA 后者是前者的一个变体。HHR 是最简单的该类协议。协议中,某转发节点将同一数据包向其下一跳转发节点进行多次发送。只要下一跳节点收到重发数据包一份副本,它就会继续发送。HHRA 则要求转发节点等待来自接收者的应答包。若收到应答包,则终止本跳后续副本的转发。

  2)逐跳广播传输协议HHB、带应答的逐跳广播传输协议

  HHBA 后者是前者的一个变体。HHB 中,转发节点向其多个下一跳邻节点多次发送同一数据包。若任何一个邻节点成功接收到至少一个数据包,它就继续以一定概率转发此包。HHBA 则引入应答机制来增加传输可靠性,并减少传输时能量的消耗。

  3)Rein form协议

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关键词: 无线传感 网络

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