【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方法是在路由路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都緩存數(shù)據(jù)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)包丟或損壞時(shí)直接向其上一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送重傳請(qǐng)求。 擁塞控制 ? 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大部分時(shí)間都處于零負(fù)載或輕負(fù)載，只有在異常事件發(fā)生時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中才會(huì)突發(fā)性的產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)量。這些數(shù)據(jù)非常重要，需要在不影響系統(tǒng)性能的前提下可靠的傳送給基站。但是這種突發(fā)性的大數(shù)據(jù)量傳輸很容易導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)不同程度擁塞的發(fā)生。 ? 網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨源速率的增加而減小 . ? 節(jié)點(diǎn)數(shù)量越大，實(shí)際吞吐量減少的越大 . CODA擁塞控制方案 擁塞場(chǎng)景 : (1) 節(jié)點(diǎn)密集分布的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)有異常事件發(fā)生時(shí)，源節(jié)點(diǎn)會(huì)突 發(fā)性產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。在源節(jié)點(diǎn)附近 (幾跳范圍內(nèi) )形成持續(xù)擁塞區(qū) 域。 (2)在節(jié)點(diǎn)分布稀疏并且源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送速率較低的網(wǎng)絡(luò)中，不會(huì)在 源節(jié)點(diǎn)附近產(chǎn)生持續(xù)的擁塞，而可能在遠(yuǎn)離源節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中任 意位置產(chǎn)生短暫的擁塞。 (3)在節(jié)點(diǎn)分布稀疏并且源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送速率較高的網(wǎng)絡(luò)中，有可能 在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的任意位置發(fā)生短暫或持續(xù)的擁塞。 CODA擁塞控制方案 1. 基于接收者的擁塞檢測(cè)； 2. 開環(huán)跳段反向壓力信標(biāo)機(jī)制 (openloop hopbyhop backpressure)； 3. 閉環(huán)多源調(diào)整機(jī)制 (closedloop multisource regulation) 。 CODA擁塞控制方案 擁塞檢測(cè) ? CODA將節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)管理方法與鏈路負(fù)載監(jiān)測(cè)方法二者相結(jié)合，提出了一個(gè)能量高效基于接收者的擁塞檢測(cè)方法。 ? 在 CODA中，只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)隊(duì)列不為空時(shí)，才啟動(dòng)鏈路負(fù)載監(jiān)測(cè)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)隊(duì)列為空時(shí)，表明沒有擁塞發(fā)生，鏈路負(fù)載監(jiān)測(cè)將關(guān)閉。 ? 由于 CSMA在發(fā)送數(shù)據(jù)前需要監(jiān)聽信道判斷信道是否空閑，所以將鏈路負(fù)載監(jiān)測(cè)放在該段時(shí)間一起進(jìn)行將不會(huì)帶來任何額外的開銷。 CODA擁塞控制方案 開環(huán)跳段反向壓力信標(biāo)機(jī)制 ? 檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，節(jié)點(diǎn)將向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)反向壓力信標(biāo)，同時(shí)采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)包丟棄策略或調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送速率來防止擁塞的進(jìn)一步傳播。 ? 當(dāng)上游節(jié)點(diǎn)接收到反向壓力信標(biāo)后，它將根據(jù)局部擁塞策略選擇直接丟棄到來的數(shù)據(jù)包以防止緩沖區(qū)溢出，而不繼續(xù)傳送反向壓力信標(biāo)。 ? 如果節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的緩沖區(qū)溢出，則選擇向上游節(jié)點(diǎn)繼續(xù)傳送該信標(biāo)。 CODA擁塞控制方案 閉環(huán)多源調(diào)整機(jī)制 ? CODA中提出的閉環(huán)多源調(diào)整機(jī)制，能夠在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生持續(xù)擁塞時(shí)，通過基站節(jié)點(diǎn)對(duì)源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擁塞控制。 ? 當(dāng)源事件速率 r小于最大理論帶寬 Smax的一定百分比時(shí) (即 rSmax)，源節(jié)點(diǎn)自己調(diào)整速率 r。當(dāng) rSmax時(shí)，該源節(jié)點(diǎn)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)很可能發(fā)生了擁塞，因此將觸發(fā)閉環(huán)多源調(diào)整機(jī)制。 數(shù)據(jù)率控制算法 為避免或者解除無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁塞，可以通 過數(shù)據(jù)率控制方法控制網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的傳輸速 率。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的速率保持一定時(shí)，可以通過控制 在此速率下發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)來達(dá)到控制網(wǎng) 絡(luò)流量的目的。 基于 Gur Game的 QoS控制算法 ? River等人將無線傳感器網(wǎng)絡(luò) QoS定義為傳感器網(wǎng)絡(luò)中任意時(shí)刻向基站發(fā)送傳感數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并提出了一種新的 QoS控制算法。 ? 在該算法中，基站利用廣播信道來與各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 QoS信息通信，并使用 Gur Game 分布式算法來動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。 ? 通過該算法，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可選擇周期性睡眠實(shí)現(xiàn)節(jié)能，同時(shí)還保證網(wǎng)絡(luò)中有足夠的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)向基站發(fā)送信息。 基于 Gur Game的 QoS控制算法 圖 1017Gur Game函數(shù) T yp i ca l G u r R e w a r d F u n ct i o n00 . 20 . 40 . 60 . 810 816 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96N u m b e r o f Y E S v o t e sReward Probabilityr ( k)基于 Gur Game的 QoS控制算法 ? 算法賦予每個(gè)玩家一個(gè)有限離散時(shí)間自動(dòng)機(jī)用來記憶其之前的選擇。 ? 每個(gè)有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)由一組連續(xù)狀態(tài)所組成，狀態(tài)個(gè)數(shù)為 2N代表玩家的記憶容量，參數(shù) N稱為記憶參數(shù)。從最左邊的狀態(tài)開始，給每個(gè)狀態(tài)順序編號(hào) N到 1，再從 1編號(hào)到 N。 基于 Gur Game的 QoS控制算法 ? 任何時(shí)刻玩家只能處于一種狀態(tài)，而且玩家狀態(tài)的改變只能在狀態(tài) j, j+1, j1之間進(jìn)行 (即相鄰狀態(tài)之間 )。當(dāng)玩家狀態(tài)為 N(或 N)時(shí)，狀態(tài)將在 N(N)與 N1(N+1)之間改變。 ? 當(dāng)裁判公布獎(jiǎng)勵(lì)概率 r后，玩家如果處于狀態(tài) j，就以概率 r轉(zhuǎn)到狀態(tài) j+1, 以概率 1r轉(zhuǎn)到狀態(tài) i1。當(dāng)玩家處于正狀態(tài)時(shí)，他將投票選擇 “ 是 ” ，處于負(fù)狀態(tài)選擇“ 否 ” 。排除隨機(jī)波動(dòng)的影響，在經(jīng)過 i輪循環(huán)后，裁判接收到 “ 是 ” 的票數(shù)將收斂到 k。 基于 Gur Game的 QoS控制算法 圖 1018Gur Game 狀態(tài)機(jī) (N=2) 基于 Gur Game的 QoS控制算法 圖 1019網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸 ? 在某些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，需要保證采集的傳感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)。比如在無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，傳感數(shù)據(jù)與基站間的通信延遲直接影響系統(tǒng)的跟蹤質(zhì)量和效果。 ? SPEED路由 ? RPAR路由 SPEED路由協(xié)議 ? 為滿足數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r(shí)延需求， Tian He等人設(shè)計(jì)了一個(gè)基于反饋控制和無狀態(tài)算法，支持實(shí)時(shí)通信的路由協(xié)議 SPEED ? SPEED是地理位置信息相關(guān)的路由協(xié)議，它面向?qū)崟r(shí)應(yīng)用提供端到端數(shù)據(jù)包傳輸速率保證。 ? SPEED協(xié)議中實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)擁塞控制、負(fù)載平衡以及路由空洞避免機(jī)制，能有效提高數(shù)據(jù)包傳輸成功率、節(jié)省能量消耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。 ? 該協(xié)議是無狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)只需保持其鄰居節(jié)點(diǎn)信息，無須保存路由表全局信息，有很好的擴(kuò)展性。無須 MAC層提供 QoS或?qū)崟r(shí)性支持。 SPEED路由協(xié)議 圖 1020SPE