無線傳感網絡（WSN）設計經典參考實例（一）

　?。?） TCP 協(xié)議要求每個網絡節(jié)點具有獨一無二或全網獨立的網絡地址。在大規(guī)模的WSN 中，為了減少長地址位帶來的傳輸消耗，傳感器節(jié)點可能只具有局部獨立的或地理位置相關的網絡地址或采用無網絡地址的傳輸方案，無法直接使用TCP 協(xié)議。

　　3、WSN 傳輸協(xié)議研究進展

　　當前對于無線傳感器網絡傳輸協(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(shù)據(jù)聚合和虛擬網關等；可靠保證則包括數(shù)據(jù)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(jié)的擁塞控制協(xié)議；Fusion、CCF 是基于轉發(fā)速率調節(jié)的擁塞控制協(xié)議，適合要求數(shù)據(jù)逼真度較高的網絡；Buffer-based、PCCP、CODA 則是基于綜合速率調節(jié)的擁塞控制協(xié)議。ERST 考慮了可靠性和能耗的因素，通過調整報告速率來減輕擁塞；PORT 協(xié)議則將報告速率調整問題建模為優(yōu)化問題，解決ERST 的不足；IFRC 則著重保證信道帶寬能更公平地被相鄰多個節(jié)點所分享。

　　Fusion 采用了令牌桶機制，節(jié)點要按照一定規(guī)則積累令牌，且發(fā)送一次數(shù)據(jù)就消耗一個令牌；CCF 用速率比較的方法，擁塞發(fā)生時節(jié)點將自身轉發(fā)速率與父節(jié)點告知的轉發(fā)速率比較，以其中較小的值來轉發(fā)數(shù)據(jù)包。

　　Buffer-based 采用基于緩沖區(qū)的輕量級控制機構。發(fā)送數(shù)據(jù)包之前，要求節(jié)點監(jiān)聽鄰居節(jié)點的緩沖區(qū)溢出否；PCCP 對數(shù)據(jù)流賦與不同的加權優(yōu)先級，來保證調整公平性；CODA 結合了開環(huán)和閉環(huán)控制方式來解決擁塞。網絡流量突發(fā)導致局部短暫擁塞時就啟用開環(huán)控制。同時，若某被監(jiān)測事件的發(fā)生頻率低于設定的信道吞吐量，源節(jié)點即可自行調整報告速率，否則就啟動閉環(huán)擁塞控制。

　　多路分流就是通過多路轉發(fā)來分散流量，解決擁塞問題。其中，ARC 協(xié)議是利用網絡中的冗余節(jié)點構建新的轉發(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，以此來擴大轉發(fā)路徑的可選范圍。

　　數(shù)據(jù)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，后者將網絡劃分為大小相同的網絡，對來自同一網格的數(shù)據(jù)進行聚合。

　　可靠性方面，數(shù)據(jù)重傳協(xié)議包括網關向節(jié)點、節(jié)點向網關和雙向可靠保證3 類；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 是網關向節(jié)點的。前者用緩發(fā)快取進行控制，后者則建立層次結構，進行階段性丟包恢復。RMST、RBC 是節(jié)點向網關的。前者是基于單路由協(xié)議設計的，除了原有的由數(shù)據(jù)源到網關的方向之外，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 后者是前者的一個變體。HHR 是最簡單的該類協(xié)議。協(xié)議中，某轉發(fā)節(jié)點將同一數(shù)據(jù)包向其下一跳轉發(fā)節(jié)點進行多次發(fā)送。只要下一跳節(jié)點收到重發(fā)數(shù)據(jù)包一份副本，它就會繼續(xù)發(fā)送。HHRA 則要求轉發(fā)節(jié)點等待來自接收者的應答包。若收到應答包，則終止本跳后續(xù)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 后者是前者的一個變體。HHB 中，轉發(fā)節(jié)點向其多個下一跳鄰節(jié)點多次發(fā)送同一數(shù)據(jù)包。若任何一個鄰節(jié)點成功接收到至少一個數(shù)據(jù)包，它就繼續(xù)以一定概率轉發(fā)此包。HHBA 則引入應答機制來增加傳輸可靠性，并減少傳輸時能量的消耗。

　　3）Rein form協(xié)議