第5章-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議-鄭軍

1、第5章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議,運(yùn)行在傳輸層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，主要作用是利用下層提供的服務(wù)向上層提供端到端的可靠、透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。因此，傳輸協(xié)議需要支持擁塞控制和差錯控制等功能，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院途W(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。同時傳輸協(xié)議的設(shè)計必須考慮網(wǎng)絡(luò)的能量效率，以延長網(wǎng)絡(luò)的生存事件。 許多WSN應(yīng)用要求傳感器網(wǎng)絡(luò)必須具備可靠地端到端的數(shù)據(jù)傳輸功能，雖然高效的MAC協(xié)議和路由協(xié)議能夠在一定程度上緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生，但仍不夠，為

2、了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院途W(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，需要采用有效的傳輸協(xié)議來進(jìn)一步避免或減輕網(wǎng)絡(luò)中的擁塞現(xiàn)象。,傳輸層是是最靠近用戶數(shù)據(jù)的一層，主要負(fù)責(zé)在源和目標(biāo)之間提供可靠的、性價比合理的數(shù)據(jù)傳輸功能。為了實現(xiàn)傳輸層對上層透明，可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，傳輸層主要研究端到端的流量控制和擁塞的避免，保證數(shù)據(jù)能夠有效無差錯地傳輸?shù)侥康墓?jié)點。傳統(tǒng)的IP主要采用TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議），也有的使用UDP協(xié)議(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議) ，其中UDP采用的是無連接的傳

3、輸，雖然能夠保證網(wǎng)絡(luò)的實時性，時延非常小，但其數(shù)據(jù)丟包率較高，不能保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，不適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 TCP協(xié)議提供的是端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸，采用重傳機(jī)制來確保數(shù)據(jù)被無誤地傳輸?shù)侥康墓?jié)點。,5.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述,由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點，TCP協(xié)議不能直接用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，原因如下：TCP協(xié)議提供的是端到端的可靠信息傳輸，而WSN中存在大量的冗余信息，要求節(jié)點能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)包進(jìn)行簡單的處理。TCP協(xié)議

4、采用的三次握手機(jī)制，而且WSN中節(jié)點的動態(tài)性強(qiáng)，TCP沒有相對應(yīng)的處理機(jī)制。TCP協(xié)議的可靠性要求很高，而WSN中只要求目的節(jié)點接收到源節(jié)點發(fā)送的事件，可以有一定的數(shù)據(jù)包丟失或者刪除。TCP協(xié)議中采用的ACK反饋機(jī)制，這個過程中需要經(jīng)歷所有的中間節(jié)點，時延非常高且能量消耗也特別大；而WSN中對時延的要求比較高，能量也非常有限。對于擁塞控制的WSN協(xié)議來說，有時非擁塞丟包是比較正常的，但是在TCP協(xié)議中，非擁塞的丟包會引起源端進(jìn)入擁

5、塞控制階段，從而降低網(wǎng)絡(luò)的性能。最后一點也最重要，在TCP協(xié)議中，每個節(jié)點都被要求有一個獨一無二的IP地址，而在大規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基本上不可能實現(xiàn)的，也是沒有必要的。,5.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的特點,無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最類似的一類網(wǎng)絡(luò)，其傳輸協(xié)議也不能直接用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，原因如下：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，一般大規(guī)模部署節(jié)點，其節(jié)點數(shù)可能達(dá)到無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的幾十倍甚至幾千倍。傳感器節(jié)點

6、的計算能力和能量存儲有限，遠(yuǎn)小于無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)是保證移動借點之間的互聯(lián)，允許用戶動態(tài)的移動、加入或離開，較多使用對等通信方式（P-to-P）；而無線傳感網(wǎng)則以數(shù)據(jù)為中心，以感知數(shù)據(jù)及監(jiān)測為主要任務(wù)，主要采用多對一的傳輸模式。,2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的特點,（1）節(jié)能優(yōu)先（2）多對一傳輸模式 上行匯聚傳輸：擁塞控制和差錯控制，實現(xiàn)可靠傳輸 下行傳輸：保

7、證指令或查詢消息能可靠傳達(dá)（3）以數(shù)據(jù)為中心（4）應(yīng)用相關(guān)性強(qiáng),5.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的分類,根據(jù)功能劃分為擁塞控制協(xié)議、可靠傳輸協(xié)議、擁塞控制和可靠傳輸混合協(xié)議三類。,1）擁塞控制協(xié)議 用于防止網(wǎng)絡(luò)擁塞的產(chǎn)生，或緩解和消除網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)發(fā)生的擁塞現(xiàn)象，根據(jù)控制機(jī)制可分為：面向擁塞避免的協(xié)議 通過速率分配或傳輸控制等方法來避免在局部或全網(wǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)數(shù)據(jù)流量超過網(wǎng)絡(luò)傳輸能力而造成擁塞的局面。面向

8、擁塞消除的協(xié)議 在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞后通過采用速率控制、丟包等方法來緩解擁塞，并進(jìn)一步消除擁塞,2）可靠傳輸協(xié)議 用于保證傳感器數(shù)據(jù)能夠有序、無丟失、無差錯地傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，向用戶提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)單位，可分為：基于數(shù)據(jù)包的可靠傳輸 保證單個數(shù)據(jù)包傳輸?shù)目煽啃曰跀?shù)據(jù)塊的可靠傳輸 用于網(wǎng)絡(luò)指令分發(fā)等需要大量數(shù)據(jù)的場合基于數(shù)據(jù)流的可靠傳輸

9、 周期性數(shù)據(jù)采用匯報適用于數(shù)據(jù)流的可靠傳輸,還可以分為基于數(shù)據(jù)的可靠傳輸和基于任務(wù)的可靠傳輸（WSN特用的）,5.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議設(shè)計,1.設(shè)計目標(biāo)能量效率、傳輸可靠性（數(shù)據(jù)，任務(wù)）、可擴(kuò)展性、自適應(yīng)性、服務(wù)質(zhì)量、公平性,2.技術(shù)挑戰(zhàn)如何再滿足可靠傳輸和服務(wù)質(zhì)量的情況下盡量降低能耗、減少使用的存儲空間是一個技術(shù)挑戰(zhàn)解決局部或全網(wǎng)擁塞控制和能量消耗不均在不同的性能要求中實現(xiàn)最佳的平衡是一個技術(shù)難點,5.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

10、的擁塞控制基本機(jī)制,擁塞控制的目標(biāo)是避免擁塞或及時檢測并緩解網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的擁塞現(xiàn)象，擁塞控制的設(shè)計需要考慮以下幾方面：能量有效性 擁塞控制的開銷盡量小，以節(jié)省能耗，同時避免因控制開銷加劇擁塞的程度實時性 能夠及時地檢測到網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，并且能夠在網(wǎng)路發(fā)生用賽后短時間內(nèi)緩解擁塞，避免擁塞進(jìn)一步加劇公平性 保證所有需要發(fā)送的節(jié)點都有機(jī)會發(fā)送數(shù)據(jù)，保證傳輸?shù)墓叫悦嫦驊?yīng)用 擁塞控制可以采用

11、丟棄過時數(shù)據(jù)包或調(diào)整數(shù)據(jù)源匯報速率的方法實現(xiàn)，這些方法的引入會一定程度上影響到感知任務(wù)的質(zhì)量，擁塞控制的設(shè)計應(yīng)滿足應(yīng)用基本要求為前提 擁塞控制可分為擁塞避免和擁塞消除兩種機(jī)制,5.3.1擁塞避免機(jī)制,通過速率分配和傳輸控制等方法來避免在局部或全網(wǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)擁塞。,1.速率分配 對網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的傳輸率進(jìn)行合理的分配和嚴(yán)格的限制來避免擁塞的產(chǎn)生。要求網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能夠很好地協(xié)調(diào)與合作。

12、 理想狀況下，合理控制各個節(jié)點的傳輸速率能夠有效地避免擁塞和丟包，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、傳輸可靠性和其他服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。但是，考慮到網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?、?shù)據(jù)準(zhǔn)確性、服務(wù)質(zhì)量要求以及無線信道的共享特性等因素，很難實現(xiàn)全網(wǎng)最優(yōu)的分布式速率分配。,2.傳輸控制 節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（節(jié)點緩存狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞龋Q定是否轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)或確定轉(zhuǎn)發(fā)速率，以避免擁塞的發(fā)生。 基于緩存狀態(tài)的傳輸控制主要解決如何避免網(wǎng)絡(luò)擁塞時的緩存溢出問題，采用該控制

13、機(jī)制，發(fā)送節(jié)點僅在接受節(jié)點的緩存由足夠的剩余接收空間時才向其發(fā)送數(shù)據(jù)，避免了接收節(jié)點因緩存溢出而造成的丟包。合理設(shè)置剩余空間的門限值是這種機(jī)制需要解決的關(guān)鍵問題。,5.3.2 擁塞消除機(jī)制,由于網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性和應(yīng)用的多樣性等原因，完全避免擁塞時不現(xiàn)實的，傳輸協(xié)議需要解決的問題是在擁塞發(fā)生后消除擁塞。擁塞消除由擁塞檢測、擁塞通知和擁塞緩解3個功能構(gòu)成,1.擁塞檢測（1）基于緩沖區(qū)占用率的檢測 傳感器節(jié)點檢測自己緩沖區(qū)的占用情

14、況，當(dāng)數(shù)據(jù)包接收速率大于發(fā)送速率，緩沖區(qū)堆積到一定程度且超過某一限值時，預(yù)測擁塞即將發(fā)生。 不準(zhǔn)確：當(dāng)數(shù)據(jù)包重傳達(dá)到最大次數(shù)后，節(jié)點將丟失該數(shù)據(jù)包，此時緩沖區(qū)占用率可能下降，而信道擁塞狀況未緩解,（2）基于信道采樣的檢測 傳感器節(jié)點周期性地進(jìn)行信道采樣，以監(jiān)測信道占用程度，評估信道負(fù)載狀況。若信道長時間處于繁忙狀態(tài)，任務(wù)發(fā)生擁塞。 這種方法會消耗額外的能量進(jìn)行信道檢測，需要解決如何在盡可能減少開

15、銷的情況下準(zhǔn)確檢測擁塞是否發(fā)生,（3）基于包間隔和包服務(wù)時間的檢測 傳感器節(jié)點可以根據(jù)從相鄰節(jié)點收到的數(shù)據(jù)包到達(dá)的時間間隔以及數(shù)據(jù)包從到達(dá)緩存區(qū)到被發(fā)送出去的服務(wù)時間來判斷是否發(fā)生擁塞。若到達(dá)時間間隔或服務(wù)時間過長則認(rèn)為發(fā)生擁塞,（4）基于丟包率的檢測 傳感器節(jié)點可以根據(jù)丟包的次數(shù)或頻度判斷網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生擁塞。檢測功能只在數(shù)據(jù)包被緩存或丟棄時觸發(fā)。？擁塞并非丟包的唯一原因。,（5）基于負(fù)載強(qiáng)度的檢測（綜合性好）

16、 負(fù)載強(qiáng)度是綜合考慮節(jié)點的流量負(fù)載情況、信道競爭狀況以及所有相鄰節(jié)點的本地流量信息計算出的一個綜合性的度量值。當(dāng)負(fù)載強(qiáng)度超過一定門限時，則認(rèn)為發(fā)生擁塞。,（3）基于數(shù)據(jù)逼真度的檢測 通常由匯聚節(jié)點執(zhí)行檢測，通過檢查收集到的感知數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度來判斷是否擁塞,2.擁塞通知 當(dāng)傳感器節(jié)點檢測到擁塞后，需將擁塞狀態(tài)通知給相關(guān)節(jié)點?？煞譃椋?）顯式通知 直接以控制包的形式通知擁塞信息（

17、2）隱式通知 用數(shù)據(jù)包捎帶擁塞信息，并由相關(guān)節(jié)點偵聽信道獲得。,3.擁塞緩解 擁塞緩解是擁塞消除的重要部分，其性能對擁塞消除的效果有很大影響?？梢苑譃橐韵聨追N機(jī)制：,（1）速率控制 通過調(diào)節(jié)源節(jié)點數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率或中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)速率來緩解擁塞。源節(jié)點速率控制：由目的節(jié)點根據(jù)接收數(shù)據(jù)的情況反饋給所有源節(jié)點控制信息，來指示這些源節(jié)點如何調(diào)節(jié)發(fā)送速率轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點速率控制：逐跳調(diào)整，節(jié)點根據(jù)相鄰節(jié)點的擁塞

18、通知調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)速率,注：網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，速率控制是最常用的擁塞緩解機(jī)制，大部分傳輸協(xié)議都會采用速率控制機(jī)制,（2）流量調(diào)度 通過繞路、分流或則重定向等方式來減少擁塞區(qū)域的數(shù)據(jù)流，以緩解擁塞。通?？膳c多路徑路由協(xié)議相結(jié)合，路由協(xié)議可預(yù)先確定備用路徑或是在擁塞發(fā)生后快速生成備用路徑。 網(wǎng)絡(luò)正常工作狀態(tài)，節(jié)點按照主路徑路由數(shù)據(jù)。當(dāng)擁塞發(fā)生后，節(jié)點可快速啟用備用路徑，緩解主路徑上的擁塞。,（3）數(shù)據(jù)處理

19、 傳感器節(jié)點通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行丟棄、壓縮或融合來減少數(shù)據(jù)量。 由于WSN中存在大量冗余和相關(guān)性，只要傳送到匯聚節(jié)點的信息滿足應(yīng)用要求，節(jié)點即可以丟棄冗余數(shù)據(jù)。該方式是WSN中特有的擁塞控制方式,5.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸基本機(jī)制,可靠傳輸?shù)闹饕饔檬墙鉀Q傳輸過程中的數(shù)據(jù)包丟失問題，保證目的節(jié)點能夠獲得完整有效的數(shù)據(jù)信息或能夠準(zhǔn)確地還原出原始事件狀態(tài)從而完成感知任務(wù)。為避免或減少丟包造成的影響，傳輸協(xié)議可以采用丟包恢復(fù)、冗

20、余傳輸和速率控制等基本機(jī)制來實現(xiàn)可靠傳輸。,5.4.1 丟包恢復(fù)機(jī)制,在發(fā)生丟包的情況下，丟包恢復(fù)機(jī)制銅鼓重傳數(shù)據(jù)包來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。由丟包檢測和反饋與重傳恢復(fù)等功能組成。1.丟包檢測和反饋端到端檢測反饋：由目的節(jié)點負(fù)責(zé)檢測丟包并返回應(yīng)答逐跳檢測反饋：由中間節(jié)點逐跳檢測并返回應(yīng)答 丟包檢測最常用的方法是通過應(yīng)答方式檢測，即接受節(jié)點根據(jù)收包情況返回應(yīng)答，發(fā)送節(jié)點根據(jù)應(yīng)答判斷是否需要重傳。,應(yīng)答方式包括：（1）ACK

21、方式 接收節(jié)點每接受到一個數(shù)據(jù)包后返回一個ACK控制包，發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)后維護(hù)一個定時器，在定時器超時前收到接收節(jié)點的ACK則確認(rèn)該數(shù)據(jù)包成功傳輸，清除該包的緩存和定時；否則進(jìn)行超時重傳。 對于每個數(shù)據(jù)包，接收節(jié)點都需要反饋一個ACK,負(fù)載較大，不適合數(shù)據(jù)量較小或信道質(zhì)量良好的情況。（2）NACK方式 源節(jié)點在發(fā)送的數(shù)據(jù)包中添加序列號，緩存發(fā)送的數(shù)據(jù)包。目的節(jié)點通過檢測數(shù)據(jù)包序號的連續(xù)性判斷收

22、包情況。若目的節(jié)點正確收到數(shù)據(jù)包，則不反饋任何確認(rèn)信息，若檢測到數(shù)據(jù)包丟失，則向源節(jié)點返回NACK包，并明確要求重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包。 NACK只針對少量丟失的數(shù)據(jù)包反饋，相比ACK方式減少了負(fù)載和能量消耗。缺點是源節(jié)點必須緩存所有發(fā)送數(shù)據(jù)，且目的節(jié)點必須知道首包和末包的序列號。若只有單個數(shù)據(jù)包傳輸或是首末包丟失，NACK不能保證可靠傳輸。,（3）IACK方式 發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包后緩存該包，監(jiān)聽接收節(jié)點的數(shù)據(jù)傳

23、輸，若監(jiān)聽到接收節(jié)點已將該數(shù)據(jù)包發(fā)給其下一跳節(jié)點，則認(rèn)為傳輸成功并清除緩存。 IACK方式不需要控制開銷，負(fù)載最小，但只能在單跳范圍內(nèi)使用，是一種逐跳檢測反饋機(jī)制。 IACK方式通常需要節(jié)點更多地偵聽信道，以防漏聽下一跳的轉(zhuǎn)發(fā)確認(rèn)，并且IACK方式不適合路徑上最后一跳的傳輸確認(rèn)，因為目的節(jié)點不需要繼續(xù)向下轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。,2.重傳恢復(fù) 對應(yīng)丟包檢測和反饋，重傳恢復(fù)也分為端到端重傳（恢復(fù)時間較長）和逐

24、跳重傳。需要解決的主要問題是最大重傳次數(shù)。,5.4.2 冗余傳輸機(jī)制,發(fā)送節(jié)點多次發(fā)送同一數(shù)據(jù)包，只要接收節(jié)點收到至少一個數(shù)據(jù)包即可。冗余傳輸也可采用多路徑方式，發(fā)送節(jié)點將數(shù)據(jù)包發(fā)送到多條路徑上進(jìn)行傳輸以提高傳輸可靠性。利用路徑的空間不相關(guān)性來提高端到端數(shù)據(jù)傳送的成功率。 冗余傳輸機(jī)制消耗的網(wǎng)絡(luò)資源較多，并且存在傳送成功率與復(fù)制數(shù)量之間的折中關(guān)系。,5.4.3 速率控制機(jī)制,丟包恢復(fù)和冗余傳輸都是用來保證數(shù)據(jù)包或數(shù)據(jù)塊的

25、端到端傳輸可靠性，速率控制則適用于基于任務(wù)的可靠傳輸。這種機(jī)制可以在保證任務(wù)完成的前提下，調(diào)節(jié)源節(jié)點的數(shù)據(jù)速率，避免或緩解擁塞以更好地實現(xiàn)可靠傳輸。因此，基于速率控制的可靠傳輸機(jī)制通?？梢耘c擁塞控制機(jī)制聯(lián)合設(shè)計和考慮。 該機(jī)制中，匯聚節(jié)點根據(jù)一個周期內(nèi)成功接收數(shù)據(jù)包的數(shù)量計算網(wǎng)絡(luò)的傳輸可靠性，同時也估測網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度。 如果傳輸可靠度低于預(yù)計要求，則通知源節(jié)點調(diào)節(jié)發(fā)送速率以提高可靠度；否則減少源節(jié)點發(fā)送速率

26、，以降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，同時提高傳輸可靠性。,5.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型傳輸協(xié)議5.5.1擁塞控制協(xié)議 防止網(wǎng)絡(luò)擁塞的產(chǎn)生或緩解和消除網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)發(fā)生的擁塞現(xiàn)象。,1.基于速率分配的擁塞避免,（1）CCF協(xié)議 一種基于多對一樹狀傳輸結(jié)構(gòu)自上而下分配速率的擁塞避免協(xié)議。要求所以子節(jié)點的發(fā)送速率總和不超過其父節(jié)點的發(fā)送速率，從而避免父節(jié)點的緩存溢出。 該協(xié)議要求每個節(jié)點估算自己的平均上行發(fā)送速率，

27、并將該速率平均分配給自己下游子樹上的節(jié)點，節(jié)點在自身的實際平均發(fā)送速率和父節(jié)點分配的發(fā)送速率之間選擇較小的值作為實際發(fā)送速率，并將這一決定發(fā)送給自己的子節(jié)點供其調(diào)節(jié)速率。,（2）Flush協(xié)議 一種適用于直線拓?fù)涞膿砣苊鈪f(xié)議。該協(xié)議的設(shè)計目標(biāo)主要針對單信道無線多跳網(wǎng)絡(luò)傳輸中可能導(dǎo)致?lián)砣膬蓚€問題：相鄰無線鏈路的傳輸干擾問題和節(jié)點間速率不匹配產(chǎn)生的緩存溢出問題。 每個節(jié)點只有在不干擾其他節(jié)點間通信、同時

28、也不受其他節(jié)點通信干擾的情況下才允許發(fā)送數(shù)據(jù)，并且一個節(jié)點的發(fā)送速率不得超過其前向路徑上節(jié)點的發(fā)送速率。 基于上述要求和直線型拓?fù)涮匦?，每個節(jié)點可以在不發(fā)生傳輸碰撞的前提下，確定自己的最優(yōu)數(shù)據(jù)發(fā)送間隔和發(fā)送速率，從而有效提升網(wǎng)絡(luò)的額吞吐量 特點：方案簡單，但應(yīng)用范圍有限，僅適合直線拓?fù)?，并且網(wǎng)絡(luò)中同一時間內(nèi)只能有一個數(shù)據(jù)流。,2.基于傳輸控制的擁塞避免,（1）CALB協(xié)議 基于輕量級節(jié)點緩存

29、狀態(tài)管理的擁塞避免協(xié)議。該協(xié)議要求節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時將自己剩余緩存空間信息捎帶在數(shù)據(jù)包頭中。所以，節(jié)點在監(jiān)聽相鄰節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包獲知其剩余緩存空間。發(fā)送節(jié)點僅在接收節(jié)點緩存不滿時才可以向其發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免接收節(jié)點贏緩存溢出造成的丟包。 僅僅依賴接收節(jié)點“緩存是否已滿”來作為發(fā)送節(jié)點是否應(yīng)該發(fā)送數(shù)據(jù)的單一標(biāo)準(zhǔn)是不夠的。 “緩存已經(jīng)快滿”說明擁塞正在發(fā)生，而隱終端的存在也可能造成發(fā)送節(jié)點獲知的接收節(jié)點緩存狀態(tài)信息已經(jīng)過時。因此

30、CALB協(xié)議提出將節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包中攜帶的剩余緩存空間值設(shè)置為實際剩余的1/6，從而較好地避免緩存溢出的問題。,（2）CRA協(xié)議 一種結(jié)合多路徑路由的擁塞避免協(xié)議。該協(xié)議定義每個節(jié)點的下游節(jié)點數(shù)與其上游節(jié)點數(shù)的比值為該節(jié)點的特征比率（CR）。根據(jù)特征比率的大小、自己及上下游節(jié)點的緩存隊列長度等信息，來調(diào)節(jié)節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送速率，進(jìn)而達(dá)到避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的目的。,CR>1:公平排隊，輪流向每個下游節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)CR=1:檢測下

31、游節(jié)點的緩存占用情況，在不引起擁塞的情況下，向下游轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)CR<1：意味著當(dāng)前節(jié)點的上游節(jié)點多余下游節(jié)點，若當(dāng)前緩存將滿，則需要通知上游節(jié)點降低發(fā)送速率,注：源節(jié)點方向?上游 匯聚節(jié)點方向?下游,3.基于速率控制的擁塞控制,（1）CODA協(xié)議 一種基于速率控制的擁塞控制協(xié)議。在CODA協(xié)議中，擁塞檢測采用信道采樣和緩存占用率檢測兩種方法，擁塞通知采用開環(huán)擁塞消息后壓法和匯聚節(jié)點端

32、到端反饋ACK通知兩種方式。擁塞緩解采用本地丟包、轉(zhuǎn)發(fā)速率控制以及閉環(huán)多源速率控制機(jī)制。 在數(shù)據(jù)傳輸過程中，接收節(jié)點結(jié)合信道負(fù)載和本地緩存占用率檢測擁塞狀況判斷是否發(fā)生了擁塞。若節(jié)點檢測到擁塞，則通過后壓方式逐跳向上游節(jié)點傳遞擁塞指示。接受到后壓消息的節(jié)點根據(jù)本地策略進(jìn)行擁塞緩解，如丟棄分組、根據(jù)AIMD機(jī)制來調(diào)節(jié)發(fā)送窗口等，并根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)決定是否繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)后壓消息。 CODE 協(xié)議還采用閉環(huán)方式調(diào)節(jié)數(shù)

33、據(jù)源速率，由匯聚節(jié)點周期性地向全網(wǎng)反饋ACK消息。當(dāng)源速率低于某一門限值時源節(jié)點自動提高速率；當(dāng)超過某一門限值時，源節(jié)點需要根據(jù)ACK情況進(jìn)行速率調(diào)整，若源節(jié)點收到ACK消息則維持速率不變，否則降低速率。,注：開環(huán)控制：通過設(shè)計一個好的算法來避免擁塞發(fā)生 閉環(huán)控制：給予反饋機(jī)制，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)來控制擁塞,（2）Fusion協(xié)議 一種基于速率控制的逐跳擁塞控制協(xié)議，該協(xié)議采用緩存占用率檢測+信道采樣判斷

34、是否發(fā)生擁塞，當(dāng)緩存占用率或信道采樣負(fù)載超過給定的門限值時，使用隱式擁塞通告，即在數(shù)據(jù)包頭中設(shè)置擁塞位為1。擁塞緩解則采用轉(zhuǎn)發(fā)速率控制的方法： 1.當(dāng)節(jié)點監(jiān)聽到父節(jié)點的擁塞位為1時，停止轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 2.通過令牌桶方式限制轉(zhuǎn)發(fā)速率。每個傳感器節(jié)點通過信道監(jiān)聽，估測通過其父節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的源節(jié)點的總數(shù)（記為N）；每監(jiān)聽到父節(jié)點發(fā)送了N個數(shù)據(jù)包可獲得一個令牌。當(dāng)節(jié)點令牌大于0時才允許發(fā)送數(shù)據(jù)包，一個數(shù)據(jù)包消耗一個令牌。

35、 同時為了讓擁塞指示信息可以優(yōu)先傳輸， Fusion協(xié)議采用有優(yōu)先級的MAC協(xié)議，即擁塞的節(jié)點優(yōu)先訪問無線媒體，以快速傳播擁塞指示信息。當(dāng)節(jié)點檢測到擁塞時，其隨機(jī)退避窗口設(shè)為非擁塞節(jié)點退避窗口的1/4,(3)SenTCP協(xié)議 一種基于速率控制的開環(huán)逐跳方式擁塞控制協(xié)議。該協(xié)議中擁塞檢測采用擁塞度檢測和緩存占用率檢測相結(jié)合的方法，其中擁塞度由包間隔時間和包服務(wù)時間計算得到。 在數(shù)據(jù)傳輸過程中，

36、當(dāng)節(jié)點檢測到擁塞后，沿數(shù)據(jù)傳輸方向反向逐跳反饋擁塞指示消息，信息中攜帶了本地?fù)砣菴d和緩存占用率Br。 當(dāng)Br超過最大門限值Bmax時，中間節(jié)點每收到一個數(shù)據(jù)包就反饋一次擁塞指示消息；否則節(jié)點會維護(hù)一個定時器，只有在定時器超時、 Br落入[Bmin,Bmax] 區(qū)間和該周期內(nèi)有新的數(shù)據(jù)包到達(dá)3個條件同時滿足時，節(jié)點才反饋擁塞指示消息。擁塞指示消息廣播給所有相鄰節(jié)點，收到該消息的上游節(jié)點和相鄰節(jié)點根據(jù)指示消息調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)發(fā)速

37、率，調(diào)節(jié)的比例系數(shù)為擁塞度的倒數(shù)，即1/Cd,4.基于流量控制的擁塞控制,（1）ARC協(xié)議 基于自適應(yīng)流量控制的擁塞控制協(xié)議，該協(xié)議通過引入冗余節(jié)點實現(xiàn)多路徑分流，以緩解網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的擁塞程度。為了節(jié)約能量，冗余節(jié)點采用休眠機(jī)制，根據(jù)周圍節(jié)點的擁塞程度設(shè)置休眠時間，從而為多路徑分流做好準(zhǔn)備。 每個數(shù)據(jù)包頭重攜帶擁塞度參數(shù)，從路徑上游向下游傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，當(dāng)檢測到網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞后，第一個擁塞度低于一定門限

38、值的節(jié)點將發(fā)起多路徑建立請求，向上游尋找第一個未擁塞節(jié)點進(jìn)行分流，分流節(jié)點利用冗余節(jié)點建立繞開擁塞區(qū)域的多跳路徑。匯聚節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)包中的信息判斷擁塞緩解后，通知分流節(jié)點解除分流，仍然按照原先最優(yōu)路徑傳輸。,CAR協(xié)議類似ARC協(xié)議，當(dāng)發(fā)生擁塞時，低優(yōu)先級的數(shù)據(jù)流走其他路徑繞過擁塞區(qū)域，保證高優(yōu)先級數(shù)據(jù)流的傳輸質(zhì)量。適用于實時傳呼。,（2）Siphon協(xié)議 基于分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的擁塞控制協(xié)議。通過增加虛擬匯聚節(jié)點進(jìn)行分流。

39、 在網(wǎng)絡(luò)中部署少量具有多模無線通信能力的傳感器節(jié)點作為虛擬sink節(jié)點，每個虛擬sink節(jié)點使用基于IEEE 802.11的長距離無線通信方式與實際sink節(jié)點通信，使用短距離無線通信方式與附近的傳感器節(jié)點進(jìn)行通信。因此，整個網(wǎng)路可以看成兩層網(wǎng)絡(luò)組成。虛擬sink節(jié)點：使用信道采樣和緩存占用率檢測擁塞實際sink節(jié)點：使用數(shù)據(jù)逼真度檢測擁塞 在發(fā)生擁塞時，傳感器節(jié)點將通過重定向方式把數(shù)據(jù)傳輸給附近的虛擬sink

40、節(jié)點，虛擬sink節(jié)點啟動長距離通信模塊與實際sink節(jié)點進(jìn)行通信轉(zhuǎn)發(fā)，對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行分流。次級網(wǎng)絡(luò)使用基于碰撞的歸一化位差錯率作為擁塞指示，并可與CODA，F(xiàn)usion等協(xié)議結(jié)合使用進(jìn)行擁塞控制。若主網(wǎng)絡(luò)和次網(wǎng)絡(luò)都發(fā)生擁塞，CODA或Fusion中的擁塞控制機(jī)制將被觸發(fā)。 Siphon協(xié)議通過構(gòu)建包含主網(wǎng)絡(luò)和次網(wǎng)絡(luò)的雙層網(wǎng)絡(luò)，提供了更好的擁塞恢復(fù)能力，其不足之處在于需要增加額外的硬件設(shè)備，且虛擬sink節(jié)點的部署情況也會直接

41、影響協(xié)議性能。,（3）BGR協(xié)議 是一種結(jié)合地理信息和多路徑路由的擁塞控制協(xié)議， 該協(xié)議采用節(jié)點緩存占用率和信道采樣進(jìn)行擁塞控制，采用的擁塞控制方法有：網(wǎng)內(nèi)包擴(kuò)散 選擇在擁塞節(jié)點附近直接分流，適合緩解短暫的擁塞端到端包擴(kuò)散 從數(shù)據(jù)源端就開始在指定方向范圍內(nèi)隨機(jī)選擇下一跳相鄰節(jié)點進(jìn)行分流轉(zhuǎn)發(fā)，適合于緩解長時間的擁塞。 該協(xié)議實現(xiàn)簡單，但隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)不能保證擁塞緩解的效果，甚至可能加重?fù)?/p>

42、塞程度。,（4）TADR協(xié)議 一種支持擁塞控制的路由協(xié)議，該協(xié)議采用隊列長度作為擁塞指標(biāo)，并引入了物理場中勢能的概念，即在網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)造一個綜合深度（可以取距離匯聚節(jié)點的最小跳數(shù)作為節(jié)點的深度值）和歸一化隊列長度的混合勢能場，節(jié)點沿勢能最陡的方向選擇下一跳。 該協(xié)議實際上是在深度和擁塞之間建立一個折中：無擁塞時，節(jié)點按最短路徑路由發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)隊列過長，出現(xiàn)擁塞時，數(shù)據(jù)就會繞行其他路徑，避開擁塞區(qū)域。

43、 TADR協(xié)議開銷小，適合大規(guī)模密集部署的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。,5.基于數(shù)據(jù)處理的擁塞控制（1）CONCERT協(xié)議 是一種通過網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)融合減少網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量來減輕擁塞的擁塞控制 。該協(xié)議采用節(jié)點緩存占用率和信道采樣兩種方法進(jìn)行擁塞檢測。數(shù)據(jù)融合節(jié)點根據(jù)匯聚節(jié)點規(guī)定的融合函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并盡可能保證檢測數(shù)據(jù)的可信度，同時，根據(jù)自己的擁塞程度調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)融合度。為降低數(shù)據(jù)融合的時間開銷， CONCERT協(xié)議要求僅在預(yù)測可能發(fā)

44、生擁塞區(qū)域部署融合節(jié)點。對于難以預(yù)測是否將會發(fā)生擁塞的區(qū)域，可部署移動融合節(jié)點。,（2）PREI協(xié)議 一種基于數(shù)據(jù)處理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁塞控制協(xié)議。 PREI協(xié)議定義了可靠度指數(shù)，其設(shè)計目標(biāo)是最大化可靠度指數(shù)。 PREI協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個互不交疊的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格中有一個融合節(jié)點負(fù)責(zé)匯聚數(shù)據(jù)并計算這些數(shù)據(jù)的中位數(shù)。若某傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)與中位數(shù)差異超過給定門限，則融合節(jié)點去除該節(jié)點的數(shù)據(jù)并認(rèn)為該節(jié)點異常。若一個

45、網(wǎng)格內(nèi)的正常節(jié)點超過半數(shù)，融合節(jié)點計算正常節(jié)點數(shù)據(jù)的平均值，并認(rèn)為該融合結(jié)果是可靠的。 相鄰網(wǎng)格的數(shù)據(jù)可再次融合，以進(jìn)一步減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。 PREI協(xié)議通過多級數(shù)據(jù)融合降低網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)量，從而能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的概率，然而PREI協(xié)議采用的融合模型比較簡單，使用范圍較窄。,5.5.2 可靠傳輸協(xié)議 可靠傳輸協(xié)議的作用是保證傳感器數(shù)據(jù)能夠有序、無丟失、無差錯地傳輸?shù)絽R聚節(jié)點，向用戶提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服

46、務(wù)?？煽總鬏攨f(xié)議可以采用丟包恢復(fù)、冗余傳輸和速率控制等基本機(jī)制來實現(xiàn)。 包括基于數(shù)據(jù)包的可靠傳輸協(xié)議、基于數(shù)據(jù)塊的可靠傳輸協(xié)議和基于數(shù)據(jù)流的可靠傳輸協(xié)議。,1.基于數(shù)據(jù)包的可靠傳輸協(xié)議采用基于重傳的丟包恢復(fù)和多路徑冗余傳輸?shù)葯C(jī)制來實現(xiàn)（1）ReInForM協(xié)議 一種利用多路徑冗余傳輸來提高可靠性的傳輸協(xié)議。在ReInForM協(xié)議中，源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包之前，首先需要根據(jù)數(shù)據(jù)包的重要性確定預(yù)期的成功傳送率，然后

47、確定需要發(fā)送的數(shù)據(jù)包復(fù)制數(shù)量和下一跳節(jié)點。復(fù)制數(shù)量P可以根據(jù)本地估測的信道誤碼率、源節(jié)點到匯聚節(jié)點的跳數(shù)和預(yù)期的成功傳送率計算得到。 ReInForM協(xié)議的執(zhí)行過程中，隨機(jī)選擇下一跳的方式可以在一定程度上平衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量消耗，但也可能偶爾會造成路由環(huán)路。,（2）MMSPEED協(xié)議 是一種通過多路徑冗余傳輸來提高可靠性的傳輸協(xié)議。該協(xié)議中，每個節(jié)點根據(jù)本地丟包率和跳數(shù)信息計算數(shù)據(jù)包可達(dá)概率。具體說，數(shù)據(jù)包從

48、節(jié)點i經(jīng)由節(jié)點j轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)目的節(jié)點d的可達(dá)概率為：,,為i和j兩節(jié)點間的跳數(shù)距離， 為i和j兩節(jié)點間的丟包率,,對于節(jié)點i來說，每添加一個轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點j，則從節(jié)點i到達(dá)目的總可達(dá)概率為,,節(jié)點i將持續(xù)增加轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，直到P高于預(yù)期的可靠性要求。同時，為了修正分布式本地決策可能對整體性能造成的影響， MMSPEED協(xié)議采取了逐跳動態(tài)補(bǔ)償和后壓消息機(jī)制。源節(jié)點將對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的預(yù)期可靠性要求添加在數(shù)據(jù)包中捎帶給轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點可據(jù)此決定自己

49、的下一跳，修正上一跳的轉(zhuǎn)發(fā)決策。如果某一節(jié)點計算出的Pr無法滿足預(yù)期可靠性要求，則將這一信息反饋給上游節(jié)點以調(diào)整各節(jié)點的可靠性要求。,（3）GRAB協(xié)議 一種結(jié)合傳輸信用度和多路冗余傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送協(xié)議。該協(xié)議要求sink節(jié)點建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所有節(jié)點的傳輸開銷梯度場。一個節(jié)點的傳輸開銷值指單位長度的數(shù)據(jù)包從該節(jié)點傳輸?shù)絪ink節(jié)點的最小能耗值。 GRAB協(xié)議允許一個數(shù)據(jù)包沿梯度降低的多路徑進(jìn)行冗余傳輸。同時，為了

50、限制單個復(fù)制端到端傳輸?shù)哪芎?，源?jié)點在每個發(fā)送數(shù)據(jù)包中設(shè)置了信用度，使得網(wǎng)路從源節(jié)點到匯聚節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包的能耗不應(yīng)超過該信用度與源節(jié)點到匯聚節(jié)點的傳輸開銷值之和。這里，信用度用能耗衡量。當(dāng)數(shù)據(jù)包傳輸?shù)侥彻?jié)點時，該節(jié)點計算該數(shù)據(jù)包的信用度剩余比例R和相應(yīng)的門限值RTH,計算公式如下：,,,2.基于數(shù)據(jù)塊的可靠傳輸協(xié)議（1）PSFQ協(xié)議 一種面向下行通信的數(shù)據(jù)塊可靠傳輸協(xié)議，適用于從匯聚節(jié)點向一組傳感器節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)中所有

51、節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的場合，并為其提供可靠的傳輸保證。 該協(xié)議采用緩發(fā)快取得方式進(jìn)行傳輸控制，主要由Pump、Fetch和Report這三個操作構(gòu)成。Pump：匯聚節(jié)點給數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)段分配序列號，并采用MAC層的廣播方式依次發(fā)送各數(shù)據(jù)段的操作。Fetch：節(jié)點發(fā)現(xiàn)某數(shù)據(jù)段丟失后，暫停數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，將丟失的數(shù)據(jù)段序列號信息綜合在一個NACK包中直接廣播給相鄰節(jié)點Report：向匯聚節(jié)點要求距離較遠(yuǎn)的節(jié)點逐跳匯報自己的地址和收包情

52、況，節(jié)點的距離可根據(jù)收到的數(shù)據(jù)包中的TTL值來判斷。 PSFQ協(xié)議需要較多的計時器，維護(hù)較為復(fù)雜,（2）GARUDA協(xié)議 一種面向下行通信的數(shù)據(jù)塊可靠傳輸協(xié)議，通過丟包恢復(fù)保障傳輸可靠性。 匯聚節(jié)點首先將一個數(shù)據(jù)塊分解成多個數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，并通過第一個數(shù)據(jù)包的傳輸在網(wǎng)絡(luò)中選擇核心節(jié)點，組成核心子網(wǎng)；這里核心節(jié)點指距離sink節(jié)點跳數(shù)3的倍數(shù)的節(jié)點，負(fù)責(zé)丟包重傳。每個核心節(jié)點在所轉(zhuǎn)

53、發(fā)的數(shù)據(jù)包中添加位圖，指示自己已經(jīng)正確收到了哪些數(shù)據(jù)包。丟包恢復(fù)分為： 核心節(jié)點丟包恢復(fù)，非核心節(jié)點丟包恢復(fù),GARUDA協(xié)議有效地克服了NACK的傳輸界限問題，丟包恢復(fù)迅速，但該協(xié)議要求每個分組攜帶位圖信息，增加了傳輸開銷。,（3）RMST協(xié)議 一種面向上行通信的數(shù)據(jù)塊可靠傳輸協(xié)議，該協(xié)議對傳統(tǒng)定向擴(kuò)散路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，增加了了用于反饋丟包信息的反向路徑。 該協(xié)議中，源節(jié)點將傳送

54、給匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)塊分解成多個數(shù)據(jù)包發(fā)送，傳輸層使用NACK包進(jìn)行端到端丟包恢復(fù)，并建議MAC層采用ARQ重傳方式提高鏈路傳輸?shù)目煽啃浴?RMST協(xié)議支持緩存和非緩存兩種操作方式緩存：匯聚節(jié)點和中間節(jié)點緩存數(shù)據(jù)并周期性檢查丟失數(shù)據(jù)段。若有丟失則沿DD協(xié)議確認(rèn)的反向加強(qiáng)路徑逐跳返回NACK包，請求重傳。對于收到NACK的中間節(jié)點 來說，如果本地沒有緩存相關(guān)丟失數(shù)據(jù)包，則繼續(xù)向數(shù)據(jù)源節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)NACK包，否則由當(dāng)前節(jié)點負(fù)責(zé)重傳丟

55、失的數(shù)據(jù)包。非緩存：只有源節(jié)點和匯聚節(jié)點保存數(shù)據(jù)包，因此只有源節(jié)點負(fù)責(zé)接收NACK包并執(zhí)行重傳。,3.基于數(shù)據(jù)流的可靠傳輸協(xié)議（1）ESRT協(xié)議 一種基于數(shù)據(jù)流的可靠傳輸協(xié)議，主要針對以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用，通過自動配置網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)可靠傳輸。 該協(xié)議要求匯聚節(jié)點根據(jù)一個周期內(nèi)成功收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量計算傳輸可靠度，通過調(diào)整源節(jié)點發(fā)送速率來調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。 如果傳輸可靠度低于預(yù)期要求，則通知源節(jié)點調(diào)節(jié)發(fā)

56、送速率以提高可靠度；否則，在不降低傳輸可靠度的前提下減少源節(jié)點發(fā)送速率以節(jié)約能量。 ESRT協(xié)議支持擁塞控制，但不支持丟包恢復(fù)。它采用基于緩存占用情況的擁塞檢測機(jī)制，若節(jié)點檢測到擁塞則它可以在數(shù)據(jù)包中設(shè)置擁塞位以通知匯聚節(jié)點擁塞狀況，匯聚節(jié)點將通知所有源節(jié)點調(diào)節(jié)發(fā)送速率。 ESRT協(xié)議對隨機(jī)性和動態(tài)性較強(qiáng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的魯棒性。但是，ESRT協(xié)議要求匯聚節(jié)點的下行傳輸鏈路能夠直接覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)，對所有

57、節(jié)點不予區(qū)分采用相同操作，且擁塞控制由匯聚節(jié)點集中負(fù)責(zé)，響應(yīng)延時較長。,（2）GurGame協(xié)議 一種通過控制數(shù)據(jù)源節(jié)點的數(shù)量實現(xiàn)可靠傳輸?shù)膫鬏攨f(xié)議。該協(xié)議假定網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點要求在一個周期內(nèi)收到至少k個數(shù)據(jù)包。在這種情況下，如果網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)N已知，則每個傳感器節(jié)點以k/N的概率決定是否匯報數(shù)據(jù)；如果N未知，則基于GurGame算法確定節(jié)點的數(shù)據(jù)匯報概率。 GurGame算法可以自適應(yīng)地調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中處于匯報狀態(tài)的

58、節(jié)點的數(shù)量，從而使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到滿意的服務(wù)質(zhì)量。,5.5.3擁塞控制和可靠傳輸混合協(xié)議（ 1） STCP協(xié)議 一種可支持多種類型數(shù)據(jù)流的分布式傳輸協(xié)議，可同時提供對擁塞控制和丟包恢復(fù)的支持， STCP協(xié)議針對不同數(shù)據(jù)流設(shè)計了不同的丟包恢復(fù)機(jī)制，并以緩存占用率為擁塞標(biāo)志。當(dāng)檢 測到本地緩存占用率超過門限值Tlower時，節(jié)點以一定概率設(shè)定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包中的擁塞位。當(dāng)本地緩存占用率超過門限值Thigher時，所有轉(zhuǎn)發(fā)包的擁塞位均設(shè)為1

59、。當(dāng)收到擁塞通告后，匯聚節(jié)點會通知相關(guān)源節(jié)點重新選擇路由或降低發(fā)送速率。 與傳統(tǒng)TCP協(xié)議類似，STCP協(xié)議執(zhí)行過程中，要求源節(jié)點首先和匯聚節(jié)點建立會話，并要求源節(jié)點和匯聚節(jié)點保持會話相關(guān)的狀態(tài)和計時器信息。 STCP協(xié)議即可以支持連續(xù)數(shù)據(jù)流，也可以支持事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)流。,（2）RCRT協(xié)議 一種基于速率控制的可靠傳輸協(xié)議，適合數(shù)據(jù)量大、速率高且不允許丟包的應(yīng)用，如圖像采集、建筑物健康監(jiān)控等。

60、 RCRT協(xié)議采用端到端丟包恢復(fù)策略，且所有功能都有匯聚節(jié)點集中實現(xiàn)。匯聚節(jié)點檢查到丟包后，向源節(jié)點發(fā)送NACK包請求端到端的丟包恢復(fù)。 RCRT以丟包恢復(fù)時間作為擁塞指標(biāo)。若丟包恢復(fù)能夠在一個RTT時間內(nèi)完成，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)無擁塞；若恢復(fù)時間超過兩個RTT時間，則認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)擁塞。 匯聚節(jié)點使用AIMD（即加性遞增乘性遞減）策略調(diào)節(jié)所有流的速率總和，再根據(jù)不同的策略分配給各個源節(jié)點。RCRT協(xié)議支持多個相互干擾

61、的數(shù)據(jù)流并發(fā)傳輸，可滿足高速率和低延遲應(yīng)用的需求。但在有些情況下，距離匯聚節(jié)點較遠(yuǎn)的節(jié)點丟包恢復(fù)時間由于某些原因（如RTT估計不準(zhǔn)確或機(jī)會性的路徑傳輸延遲增加等）可能超過一個RTT，因此可能會造成錯誤地啟動擁塞緩解機(jī)制；且由匯聚節(jié)點執(zhí)行擁塞檢測，在中間節(jié)點上發(fā)生的擁塞可能無法快速及時發(fā)現(xiàn)，而擁塞緩解機(jī)制的滯后可能影響網(wǎng)絡(luò)性能,小結(jié) 傳輸控制協(xié)議是WSN協(xié)議的重要組成部分，其作用是為網(wǎng)絡(luò)提供有序、無丟失、無差錯、透明的端到端