無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PPT教案

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問(wèn)題l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分類l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議l 無(wú)線傳感器網(wǎng)格體系第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第1頁(yè)/共31頁(yè)傳輸層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(jià)比合理的數(shù)據(jù)傳輸功能。為了實(shí)現(xiàn)傳輸層對(duì)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(wú)差錯(cuò)地傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。傳統(tǒng)的Internet主要采用TCP/IP協(xié)議，也有的使用UDP協(xié)議，其中UDP采用的是無(wú)連接的傳輸，雖然能夠保證網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性

2、，時(shí)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(wú)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(lái)確保數(shù)據(jù)被無(wú)誤地傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第2頁(yè)/共31頁(yè)由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，TCP協(xié)議不能直接用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，原因如下：1.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(diǎn)能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)包進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理。2.TCP協(xié)議采用的三次握手機(jī)制，而且WSN中節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，TCP沒有相對(duì)應(yīng)的處理機(jī)制。3.TCP協(xié)議的可靠性要求很高，而WSN中只要求目的節(jié)點(diǎn)接收到源節(jié)

3、點(diǎn)發(fā)送的事件，可以有一定的數(shù)據(jù)包丟失或者刪除。4.TCP協(xié)議中采用的ACK反饋機(jī)制，這個(gè)過(guò)程中需要經(jīng)歷所有的中間節(jié)點(diǎn)，時(shí)延非常高且能量消耗也特別大；而WSN中對(duì)時(shí)延的要求比較高，能量也非常有限。5.對(duì)于擁塞控制的WSN協(xié)議來(lái)說(shuō)，有時(shí)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(huì)引起源端進(jìn)入擁塞控制階段，從而降低網(wǎng)絡(luò)的性能。6.最后一點(diǎn)也最重要，在TCP協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都被要求有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的IP地址，而在大規(guī)模的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基本上不可能實(shí)現(xiàn)的，也是沒有必要的。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第3頁(yè)/共31頁(yè)因此，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸層協(xié)議不能直接

4、使用傳統(tǒng)的TCP協(xié)議，而應(yīng)該根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)自身的條件設(shè)計(jì)自己的協(xié)議，歸納起來(lái)，主要包括以下幾點(diǎn)：1降低傳輸層協(xié)議的能耗2進(jìn)行有效的擁塞控制3保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第4頁(yè)/共31頁(yè)1擁塞控制擁塞控制 造成WSN擁塞的原因有很多，如節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)過(guò)多過(guò)快、處理能力有限、冗余數(shù)據(jù)太多、緩存區(qū)太小等都可能造成擁塞，而WSN的匯聚特性更加劇了靠近Sink節(jié)點(diǎn)附近網(wǎng)絡(luò)的擁塞，因此快速檢測(cè)并控制擁塞就變得非常有意義2丟包恢復(fù)丟包恢復(fù)（1）如果在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用端到端的傳輸和丟包恢復(fù)，則需要追蹤整條鏈路的路徑，傳輸延遲高，而且能量消

5、耗也非常大，明顯不適于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。（2）在反饋過(guò)程中，反饋控制消息需要經(jīng)過(guò)所有中間節(jié)點(diǎn)，在此過(guò)程中還需要維護(hù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路徑信息，而這些工作在逐跳網(wǎng)絡(luò)中是根本不必要的，而且浪費(fèi)能量。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問(wèn)題第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第5頁(yè)/共31頁(yè)3優(yōu)先級(jí)策略優(yōu)先級(jí)策略在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，優(yōu)先級(jí)也可以被分為兩類。（1）基于事件的優(yōu)先級(jí)：在不同的源節(jié)點(diǎn)采集不同的數(shù)據(jù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)本身就有不同的優(yōu)先級(jí)，如戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)高，因此在數(shù)據(jù)包中這種事件要被標(biāo)成緊急事件，這是采用的在數(shù)據(jù)包頭填充進(jìn)優(yōu)先級(jí)變量，變量值越大則證明這個(gè)數(shù)據(jù)包應(yīng)該先被處理。（2）基于節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)：節(jié)點(diǎn)類

6、型不同，所在的位置不同，節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)也不同，例如接近匯聚節(jié)點(diǎn)附近的節(jié)點(diǎn)由于容易發(fā)生擁塞，因此應(yīng)該給予這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包比較高一點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問(wèn)題第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第6頁(yè)/共31頁(yè)l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分類 主要的分類有：u基于可靠性保證u基于擁塞避免u基于跨層第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第7頁(yè)/共31頁(yè)l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分類第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第8頁(yè)/共31頁(yè)ERST協(xié)議協(xié)議是一種自適應(yīng)調(diào)整協(xié)議。能夠?qū)?shù)據(jù)可靠、低能耗地傳送到Sink節(jié)點(diǎn)，是一種典型的可靠性協(xié)議。（1）基本思想）基本思想 ESRT在綜合考慮節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有的擁塞情

7、況和可靠性情況下，確定最優(yōu)策略使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最優(yōu)。這個(gè)協(xié)議包括兩個(gè)部分，一個(gè)是系統(tǒng)可靠性的測(cè)量，另一個(gè)是根據(jù)可靠性做出相應(yīng)的調(diào)整。如果系統(tǒng)的可靠性不符合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所要求的可靠性值，則ESRT會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率，使之達(dá)到系統(tǒng)所要求的可靠性指標(biāo)；如果系統(tǒng)的可靠性超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)要求，則ESRT在不犧牲可靠性的條件下，適當(dāng)?shù)亟档驮垂?jié)點(diǎn)的發(fā)送速率，減小節(jié)點(diǎn)擁塞，最大限度地節(jié)省能量。因此根據(jù)這種機(jī)制，ESRT將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為5種狀態(tài)：Si (NC，LR)，(NC，HR)，OOR，(C，HR)，(C，LR) l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議ESRT第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第9頁(yè)/共3

8、1頁(yè)（2）關(guān)鍵技術(shù)逐跳錯(cuò)誤恢復(fù)取充之間的關(guān)系數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議ESRT第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第10頁(yè)/共31頁(yè)（2）關(guān)鍵技術(shù)。）關(guān)鍵技術(shù)?？煽啃缘亩攘縧 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議ESRT第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第11頁(yè)/共31頁(yè)可靠性調(diào)節(jié) 監(jiān)測(cè)到可靠性之后，一般來(lái)說(shuō)網(wǎng)絡(luò)都不是運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)，可靠性和能量不是處于一個(gè)平衡狀態(tài)，因此協(xié)議采用一定的調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)進(jìn)行可靠性和擁塞度的調(diào)節(jié)，以此來(lái)最大限度地節(jié)省能量，提高系統(tǒng)的性能。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議ESRT第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第12頁(yè)/共31頁(yè)ESRT的局限性：uESRT要求Sink

9、節(jié)點(diǎn)通信范圍必須能夠覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)Sink節(jié)點(diǎn)的硬件要求非常高，對(duì)于大規(guī)模的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)比較困難。uSink節(jié)點(diǎn)沒有考慮到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)信息，對(duì)所有節(jié)點(diǎn)采取統(tǒng)一的調(diào)配方案，假設(shè)節(jié)點(diǎn)在某個(gè)局部地區(qū)任務(wù)突然增加，ESRT就不適用了。u對(duì)于規(guī)模稍微大一些的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，發(fā)生擁塞之后，Sink節(jié)點(diǎn)的調(diào)配信息經(jīng)過(guò)廣播形式到達(dá)源節(jié)點(diǎn)之后，可能這時(shí)已經(jīng)不擁塞了，因此不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議ESRT第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第13頁(yè)/共31頁(yè)P(yáng)SFQ協(xié)議協(xié)議提出得較早，是逐跳可靠性保證的傳輸協(xié)議，PSFQ（Pump Slowly Fetch quickly）也稱為

10、快取慢充協(xié)議，快取即節(jié)點(diǎn)向它的鄰居節(jié)點(diǎn)快速索取數(shù)據(jù)，慢充即等到所有的數(shù)據(jù)接收完整后再發(fā)送給它的下一跳節(jié)點(diǎn)。（1）基本思想）基本思想PSFQ協(xié)議要求：用戶節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)分割成多個(gè)報(bào)文傳輸，每個(gè)報(bào)文被單獨(dú)當(dāng)做一個(gè)分組，每個(gè)報(bào)文包含一些基本的消息，如剩余跳數(shù)TTL（Time-To-live）、報(bào)告位、當(dāng)前報(bào)文序號(hào)、文件所在報(bào)文的序號(hào)等。每一個(gè)用個(gè)節(jié)點(diǎn)按照?qǐng)?bào)文分割后的順序，每隔一段固定的時(shí)間廣播一個(gè)新的報(bào)文分組，直到所有的報(bào)文都發(fā)送出去為止。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PSFQ第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第14頁(yè)/共31頁(yè)P(yáng)FSQ為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，采用了三種機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸：u 緩存機(jī)

11、制緩存機(jī)制：每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)都緩存接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文。u NACK確認(rèn)機(jī)制確認(rèn)機(jī)制：鄰居節(jié)點(diǎn)收到源節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包后，檢查數(shù)據(jù)包時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包中序列號(hào)是不連續(xù)的，找出丟失的數(shù)據(jù)包序號(hào)后，鄰居節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播NACK報(bào)文，從而向源節(jié)點(diǎn)或者有丟失數(shù)據(jù)信息的節(jié)點(diǎn)索取丟失的數(shù)據(jù)包。u 逐跳錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制逐跳錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制：節(jié)點(diǎn)接收到所有的數(shù)據(jù)報(bào)文之后才向下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PSFQ第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第15頁(yè)/共31頁(yè)P(yáng)ECR協(xié)議協(xié)議是一種能夠自適應(yīng)調(diào)整的擁塞控制機(jī)制，在保證可靠性的基礎(chǔ)上，又能夠最大限度地節(jié)省能量。PECR作為一種擁塞控制機(jī)制，該機(jī)制包括兩個(gè)階段，即擁塞檢

12、測(cè)和擁塞控制。具體過(guò)程：PECR在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí)根據(jù)最小跳數(shù)路由協(xié)議來(lái)確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由表，使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)周期性地檢測(cè)節(jié)點(diǎn)隊(duì)列緩存區(qū)的占用率和節(jié)點(diǎn)的剩余能量值，節(jié)點(diǎn)將當(dāng)前的擁塞值和節(jié)點(diǎn)剩余能量值通過(guò)明文方式向其上游節(jié)點(diǎn)反饋，上游節(jié)點(diǎn)比較其所有的下一跳節(jié)點(diǎn)的擁塞度值和剩余能量值來(lái)實(shí)現(xiàn)分流。檢測(cè)下一跳節(jié)點(diǎn)擁塞度是為了使分流之后形成的鏈路不會(huì)形成新的擁塞，從而浪費(fèi)時(shí)間和能量。檢測(cè)下一跳節(jié)點(diǎn)的剩余能量值是為了避免新鏈路形成以后節(jié)點(diǎn)因?yàn)槟芰亢谋M而導(dǎo)致鏈路失效的情況發(fā)生。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PECR第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第16頁(yè)/共31頁(yè)（1）擁塞

13、檢測(cè)。PECR協(xié)議采用節(jié)點(diǎn)緩存的方法來(lái)檢測(cè)擁塞。假設(shè)節(jié)點(diǎn)在第k個(gè)時(shí)間采樣點(diǎn)的緩存占用大小為b(k) ，因此在k到k+1個(gè)時(shí)間采樣點(diǎn)之間，數(shù)據(jù)增量c(k) 為 節(jié)點(diǎn)在k到k+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間間隔為 在網(wǎng)絡(luò)流量沒發(fā)生明顯變化時(shí)，即假設(shè)在k到k+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)的增量等于k1到k時(shí)間點(diǎn)內(nèi)數(shù)據(jù)的增量，即 將數(shù)據(jù)增量考慮在內(nèi)以后，則可以計(jì)算k個(gè)時(shí)間點(diǎn)緩存區(qū)的擁塞度，即 若在時(shí)刻k+1時(shí)擁塞度CGTa，a為擁塞閾值，則顯示該節(jié)點(diǎn)處于擁塞狀態(tài)，通過(guò)廣播的形式發(fā)送一個(gè)擁塞通告，告訴其上游節(jié)點(diǎn)不再對(duì)其發(fā)送信息，采用減慢發(fā)送速率或者采取分流機(jī)制。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PSFQ第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層

14、協(xié)議第17頁(yè)/共31頁(yè)（2）擁塞控制擁塞控制 節(jié)點(diǎn)根據(jù)最小跳數(shù)協(xié)議初始化自己的路由表信息，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)周期性地檢測(cè)緩存占用率并將其作為擁塞信息寫入反饋數(shù)據(jù)包中，并向其鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送此報(bào)文。源節(jié)點(diǎn)收到下游節(jié)點(diǎn)反饋的擁塞信息后，立即將此擁塞信息寫入本地緩存的鄰居節(jié)點(diǎn)擁塞表內(nèi)。進(jìn)入分流過(guò)程，節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)自己選擇的下一跳節(jié)點(diǎn)是否滿足擁塞度和剩余能量值的要求。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PSFQ第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第18頁(yè)/共31頁(yè)排除中選擇的下一跳節(jié)點(diǎn)，檢測(cè)自己所有的下游節(jié)點(diǎn)，確定一個(gè)節(jié)點(diǎn)的集合：如果存在極值情況，節(jié)點(diǎn)所有的下一跳節(jié)點(diǎn)都不滿足要求，擁塞度過(guò)大或者剩余能量值

15、太小，節(jié)點(diǎn)將轉(zhuǎn)回WSN的網(wǎng)絡(luò)層，讓網(wǎng)絡(luò)層來(lái)尋找最優(yōu)的路徑轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)然這不屬于本協(xié)議討論的范圍。（2）擁塞擁塞 控制控制 l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議PSFQ第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第19頁(yè)/共31頁(yè)CODE協(xié)議協(xié)議是一種擁塞控制協(xié)議，中文名稱為擁塞的發(fā)現(xiàn)與避免，包括一個(gè)擁塞檢測(cè)機(jī)制和兩個(gè)擁塞緩解機(jī)制，也是基于逐跳的保證機(jī)制。（1）擁塞的檢測(cè)。CODE是一個(gè)比較成熟的WSN傳輸層協(xié)議，采用的擁塞檢測(cè)方法是信道監(jiān)聽和緩存隊(duì)列檢測(cè)相結(jié)合的方式。（2）開環(huán)控制機(jī)制。若節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到擁塞后，立即以廣播的形式將擁塞通知所有的鄰居節(jié)點(diǎn)擁塞信息，節(jié)點(diǎn)收到反饋信息后，立即進(jìn)入擁塞控制階段。（3）閉環(huán)調(diào)

16、節(jié)反應(yīng)機(jī)制。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，越靠近匯聚節(jié)點(diǎn)的地方，數(shù)據(jù)流量越大，越容易生擁塞。l 典型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議CODE第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第20頁(yè)/共31頁(yè)跨層的原因跨層的原因 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量有限，節(jié)約能量及網(wǎng)絡(luò)能量均衡使用，進(jìn)而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期是傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。 一方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、死亡以及新節(jié)點(diǎn)的加入等都會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致從數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)（通常為Sink節(jié)點(diǎn)）之間的通信路徑極不穩(wěn)定，甚至在某些地區(qū)會(huì)出現(xiàn)路由空洞。傳統(tǒng)的端到端路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是先建立路由，再進(jìn)行MAC層信道握手，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這種通信方

17、式不能很好地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化。 另一方面，處于數(shù)據(jù)鏈路層MAC協(xié)議直接控制著耗能最多的無(wú)線通信模塊的活動(dòng)，MAC協(xié)議的能效性直接影響著傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能效果，因此在基于面向應(yīng)用的事件驅(qū)動(dòng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，如何高效利用無(wú)線通信模塊是我們?cè)O(shè)計(jì)傳輸協(xié)議時(shí)面臨的主要問(wèn)題。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層設(shè)計(jì)第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第21頁(yè)/共31頁(yè)RCTP協(xié)議協(xié)議針對(duì)可靠性傳輸協(xié)議CTP（匯聚樹協(xié)議）協(xié)議進(jìn)行了一定的改進(jìn)，采用跨層設(shè)計(jì)的思想，考慮了網(wǎng)絡(luò)層以及鏈路層對(duì)傳輸層協(xié)議的影響，主要考慮了鏈路質(zhì)量的估計(jì)和實(shí)時(shí)路由以及對(duì)上層的友好接口。1）基本思想）基本思想RCTP協(xié)議跟CTP協(xié)議一樣，使用

18、分簇體系結(jié)構(gòu)，把WSN中的全部節(jié)點(diǎn)看成由許多樹組成的森林，每棵樹有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，簇中的節(jié)點(diǎn)需要和其他簇中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的時(shí)候必須通過(guò)根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層協(xié)議 RCTP第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第22頁(yè)/共31頁(yè)RCTP協(xié)議的進(jìn)行也包括兩個(gè)階段，一個(gè)是擁塞的監(jiān)測(cè)，另一個(gè)是擁塞后的實(shí)時(shí)調(diào)度。擁塞的監(jiān)測(cè)擁塞的監(jiān)測(cè)：采用緩存檢測(cè)的方法，當(dāng)實(shí)時(shí)隊(duì)列和非實(shí)時(shí)隊(duì)列中任意一個(gè)隊(duì)列中緩存達(dá)到一半時(shí)，協(xié)議認(rèn)為此時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)擁塞。實(shí)時(shí)調(diào)度：實(shí)時(shí)調(diào)度：當(dāng)擁塞發(fā)生后，RCTP協(xié)議調(diào)用相應(yīng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法來(lái)緩解擁塞，并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。1）基本思想）基本思想l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層協(xié)議

19、RCTP第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第23頁(yè)/共31頁(yè)2）關(guān)鍵技術(shù)）關(guān)鍵技術(shù)（1）RCTP協(xié)議的實(shí)時(shí)調(diào)度。節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)RCTP數(shù)據(jù)包頭中實(shí)時(shí)位R對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)時(shí)劃分，R為1的為實(shí)時(shí)包（RT），進(jìn)入實(shí)時(shí)隊(duì)列；R為0的為非實(shí)時(shí)包（NRT），進(jìn)入非實(shí)時(shí)隊(duì)列。RCTP協(xié)議根據(jù)隊(duì)長(zhǎng)比例算法在兩個(gè)隊(duì)列中選擇要發(fā)送的下一個(gè)數(shù)據(jù)包，（2）隊(duì)長(zhǎng)比算法。隊(duì)長(zhǎng)比算法是指調(diào)度器按兩個(gè)隊(duì)列的隊(duì)長(zhǎng)比例來(lái)選擇是從實(shí)時(shí)隊(duì)列還是從非實(shí)時(shí)隊(duì)列選取數(shù)據(jù)。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層協(xié)議 RCTP第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第24頁(yè)/共31頁(yè) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)格結(jié)合起來(lái)可以有效彌補(bǔ)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的不足，并且有以

20、下一些優(yōu)勢(shì)：（1）可以利用網(wǎng)格處理無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知到的大量數(shù)據(jù)。網(wǎng)格擁有的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源可以對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)收集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)。（2）一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所得的數(shù)據(jù)可以同時(shí)被多個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用使用。同一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所得數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)格平臺(tái)同時(shí)被多個(gè)應(yīng)用程序使用，傳感數(shù)據(jù)使用更加方便，同時(shí)數(shù)據(jù)使用率也得到提高。（3）利用網(wǎng)格可以得到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的新知識(shí)。在網(wǎng)格中可以利用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)融合、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得傳感數(shù)據(jù)的新知識(shí)。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第25頁(yè)/共31頁(yè)網(wǎng)格層次結(jié)構(gòu)：網(wǎng)格層次結(jié)構(gòu)：u無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入層：該層的主要作用是多個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫接入，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，使上層看到一致的數(shù)據(jù)層。該層主要完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)格API映射、多個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入、安全保證和任務(wù)健壯性等功能。u任務(wù)管理層：該層的主要作用是多數(shù)據(jù)融合任務(wù)的合理調(diào)度。該層主要完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)的合理分配和多傳感任務(wù)的合理調(diào)度等功能。u服務(wù)管理層：該層的主要作用是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形成與管理。該層主要完成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理和服務(wù)質(zhì)量控制等功能。l 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議第26頁(yè)/共31頁(yè) 無(wú)線傳感器網(wǎng)