無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )（WSN）設計經(jīng)典參考實(shí)例（一）

　?。?） TCP 協(xié)議要求每個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)具有獨一無(wú)二或全網(wǎng)獨立的網(wǎng)絡(luò )地址。在大規模的WSN 中，為了減少長(cháng)地址位帶來(lái)的傳輸消耗，傳感器節點(diǎn)可能只具有局部獨立的或地理位置相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )地址或采用無(wú)網(wǎng)絡(luò )地址的傳輸方案，無(wú)法直接使用TCP 協(xié)議。

　　3、WSN 傳輸協(xié)議研究進(jìn)展

　　當前對于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議研究的工作還是側重于擁塞控制和可靠保證。該研究將擁塞控制分為流量控制、多路分流、數據聚合和虛擬網(wǎng)關(guān)等；可靠保證則包括數據重傳、冗余發(fā)送。

　　流量控制中，ERST、PORT 和IFRC 協(xié)議是基于報告速率調節的擁塞控制協(xié)議；Fusion、CCF 是基于轉發(fā)速率調節的擁塞控制協(xié)議，適合要求數據逼真度較高的網(wǎng)絡(luò )；Buffer-based、PCCP、CODA 則是基于綜合速率調節的擁塞控制協(xié)議。ERST 考慮了可靠性和能耗的因素，通過(guò)調整報告速率來(lái)減輕擁塞；PORT 協(xié)議則將報告速率調整問(wèn)題建模為優(yōu)化問(wèn)題，解決ERST 的不足；IFRC 則著(zhù)重保證信道帶寬能更公平地被相鄰多個(gè)節點(diǎn)所分享。

　　Fusion 采用了令牌桶機制，節點(diǎn)要按照一定規則積累令牌，且發(fā)送一次數據就消耗一個(gè)令牌；CCF 用速率比較的方法，擁塞發(fā)生時(shí)節點(diǎn)將自身轉發(fā)速率與父節點(diǎn)告知的轉發(fā)速率比較，以其中較小的值來(lái)轉發(fā)數據包。

　　Buffer-based 采用基于緩沖區的輕量級控制機構。發(fā)送數據包之前，要求節點(diǎn)監聽(tīng)鄰居節點(diǎn)的緩沖區溢出否；PCCP 對數據流賦與不同的加權優(yōu)先級，來(lái)保證調整公平性；CODA 結合了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制方式來(lái)解決擁塞。網(wǎng)絡(luò )流量突發(fā)導致局部短暫擁塞時(shí)就啟用開(kāi)環(huán)控制。同時(shí)，若某被監測事件的發(fā)生頻率低于設定的信道吞吐量，源節點(diǎn)即可自行調整報告速率，否則就啟動(dòng)閉環(huán)擁塞控制。

　　多路分流就是通過(guò)多路轉發(fā)來(lái)分散流量，解決擁塞問(wèn)題。其中，ARC 協(xié)議是利用網(wǎng)絡(luò )中的冗余節點(diǎn)構建新的轉發(fā)路徑，CAR 與ARC 方法相近，BGR 則是在地理路由中增加方向偏離范圍，以此來(lái)擴大轉發(fā)路徑的可選范圍。

　　數據聚（融）合的必要性和重要性前文已述。協(xié)議包括CONCERT 和PREI。前者采用適應性聚合，后者將網(wǎng)絡(luò )劃分為大小相同的網(wǎng)絡(luò )，對來(lái)自同一網(wǎng)格的數據進(jìn)行聚合。

　　可靠性方面，數據重傳協(xié)議包括網(wǎng)關(guān)向節點(diǎn)、節點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)和雙向可靠保證3 類(lèi)；冗余發(fā)送則包括拷貝發(fā)送（AFS、Rein form、MMSPEED、GRAB）和編碼冗余。

　　PSFQ、GARUDA 是網(wǎng)關(guān)向節點(diǎn)的。前者用緩發(fā)快取進(jìn)行控制，后者則建立層次結構，進(jìn)行階段性丟包恢復。RMST、RBC 是節點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)的。前者是基于單路由協(xié)議設計的，除了原有的由數據源到網(wǎng)關(guān)的方向之外，增加了后向路徑，用于反饋丟包。BRTM 是雙向可靠保證的。

　　此外還有5 種隨機投遞傳輸協(xié)議并分別對它們建模分析，在仿真對比的基礎上做出了相關(guān)結論。這些協(xié)議包括：

　　1）逐跳可靠傳輸協(xié)議HHR、帶應答的逐跳可靠傳輸協(xié)議

　　HHRA 后者是前者的一個(gè)變體。HHR 是最簡(jiǎn)單的該類(lèi)協(xié)議。協(xié)議中，某轉發(fā)節點(diǎn)將同一數據包向其下一跳轉發(fā)節點(diǎn)進(jìn)行多次發(fā)送。只要下一跳節點(diǎn)收到重發(fā)數據包一份副本，它就會(huì )繼續發(fā)送。HHRA 則要求轉發(fā)節點(diǎn)等待來(lái)自接收者的應答包。若收到應答包，則終止本跳后續副本的轉發(fā)。

　　2）逐跳廣播傳輸協(xié)議HHB、帶應答的逐跳廣播傳輸協(xié)議

　　HHBA 后者是前者的一個(gè)變體。HHB 中，轉發(fā)節點(diǎn)向其多個(gè)下一跳鄰節點(diǎn)多次發(fā)送同一數據包。若任何一個(gè)鄰節點(diǎn)成功接收到至少一個(gè)數據包，它就繼續以一定概率轉發(fā)此包。HHBA 則引入應答機制來(lái)增加傳輸可靠性，并減少傳輸時(shí)能量的消耗。

　　3）Rein form協(xié)議