無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）設(shè)計(jì)經(jīng)典參考實(shí)例（一）

　?。?） TCP 協(xié)議要求每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)一無(wú)二或全網(wǎng)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)地址。在大規(guī)模的WSN 中，為了減少長(zhǎng)地址位帶來(lái)的傳輸消耗，傳感器節(jié)點(diǎn)可能只具有局部獨(dú)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(dāng)前對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議研究的工作還是側(cè)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(wǎng)關(guān)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(bào)告速率調(diào)節(jié)的擁塞控制協(xié)議；Fusion、CCF 是基于轉(zhuǎn)發(fā)速率調(diào)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(wǎng)絡(luò)；Buffer-based、PCCP、CODA 則是基于綜合速率調(diào)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(guò)調(diào)整報(bào)告速率來(lái)減輕擁塞；PORT 協(xié)議則將報(bào)告速率調(diào)整問(wèn)題建模為優(yōu)化問(wèn)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(gè)節(jié)點(diǎn)所分享。

　　Fusion 采用了令牌桶機(jī)制，節(jié)點(diǎn)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(gè)令牌；CCF 用速率比較的方法，擁塞發(fā)生時(shí)節(jié)點(diǎn)將自身轉(zhuǎn)發(fā)速率與父節(jié)點(diǎn)告知的轉(zhuǎn)發(fā)速率比較，以其中較小的值來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

　　Buffer-based 采用基于緩沖區(qū)的輕量級(jí)控制機(jī)構(gòu)。發(fā)送數(shù)據(jù)包之前，要求節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)鄰居節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)溢出否；PCCP 對(duì)數(shù)據(jù)流賦與不同的加權(quán)優(yōu)先級(jí)，來(lái)保證調(diào)整公平性；CODA 結(jié)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(dǎo)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(jiān)測(cè)事件的發(fā)生頻率低于設(shè)定的信道吞吐量，源節(jié)點(diǎn)即可自行調(diào)整報(bào)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(zhuǎn)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(jié)點(diǎn)構(gòu)建新的轉(zhuǎn)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(kuò)大轉(zhuǎn)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(yīng)性聚合，后者將網(wǎng)絡(luò)劃分為大小相同的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)來(lái)自同一網(wǎng)格的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合。

　　可靠性方面，數(shù)據(jù)重傳協(xié)議包括網(wǎng)關(guān)向節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)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(wǎng)關(guān)向節(jié)點(diǎn)的。前者用緩發(fā)快取進(jìn)行控制，后者則建立層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)行階段性丟包恢復(fù)。RMST、RBC 是節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)的。前者是基于單路由協(xié)議設(shè)計(jì)的，除了原有的由數(shù)據(jù)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(jī)投遞傳輸協(xié)議并分別對(duì)它們建模分析，在仿真對(duì)比的基礎(chǔ)上做出了相關(guān)結(jié)論。這些協(xié)議包括：

　　1）逐跳可靠傳輸協(xié)議HHR、帶應(yīng)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)單的該類協(xié)議。協(xié)議中，某轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將同一數(shù)據(jù)包向其下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多次發(fā)送。只要下一跳節(jié)點(diǎn)收到重發(fā)數(shù)據(jù)包一份副本，它就會(huì)繼續(xù)發(fā)送。HHRA 則要求轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)等待來(lái)自接收者的應(yīng)答包。若收到應(yīng)答包，則終止本跳后續(xù)副本的轉(zhuǎn)發(fā)。

　　2）逐跳廣播傳輸協(xié)議HHB、帶應(yīng)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(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)向其多個(gè)下一跳鄰節(jié)點(diǎn)多次發(fā)送同一數(shù)據(jù)包。若任何一個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)成功接收到至少一個(gè)數(shù)據(jù)包，它就繼續(xù)以一定概率轉(zhuǎn)發(fā)此包。HHBA 則引入應(yīng)答機(jī)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