WSN中的最大冗余丟棄和覆蓋傳輸擁塞控制

周小玲，付銀蓮

(1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 基礎(chǔ)課部，廣東 廣州 510430;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣東 廣州 510642)

0 引 言

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，WSN)的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到諸多領(lǐng)域[1,2]，這種網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是在接收器附近傳感器節(jié)點(diǎn)高度密集。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，這些節(jié)點(diǎn)間的擁塞效應(yīng)會(huì)變得更加明顯。而這些節(jié)點(diǎn)的帶寬是有限的，因此，為了最大化網(wǎng)絡(luò)覆蓋，選擇合適的數(shù)據(jù)包進(jìn)行緩沖和傳輸非常重要；一個(gè)數(shù)據(jù)包除了包含監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)某處事件的可用值外，往往還包含事件的位置。這些信息可以通過包含在數(shù)據(jù)包頭中的節(jié)點(diǎn)ID或檢測(cè)事件的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)傳輸。在前一種情況下，接收器節(jié)點(diǎn)需要采用預(yù)先計(jì)算的數(shù)據(jù)將節(jié)點(diǎn)ID映射到其位置。顯然，這僅對(duì)預(yù)先規(guī)劃的部署才是可行的。在后一種情況下，位置信息可以通過GPS或定位算法[3-5]來(lái)獲得。

傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)極其重要的性能目標(biāo)是其覆蓋范圍。正如文獻(xiàn)[6,7]所指出，覆蓋有不同的特定表述，但一般認(rèn)為是通過網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)質(zhì)量的一種度量。如果網(wǎng)絡(luò)擁塞，則來(lái)自不同源的數(shù)據(jù)包在到達(dá)接收器之前有可能被丟棄，從而導(dǎo)致事件未被檢測(cè)到或出現(xiàn)檢測(cè)差錯(cuò)。因此，采用緩沖和調(diào)度機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋感知是很有用的。

盡管緩沖區(qū)管理和調(diào)度已經(jīng)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中得到了研究，但大多數(shù)現(xiàn)有研究或者僅考慮調(diào)度，或者僅考慮緩沖區(qū)管理，或者僅考慮覆蓋，而沒有在網(wǎng)絡(luò)擁塞狀態(tài)下同時(shí)將這三者加以考慮。文獻(xiàn)[8]提出了一種無(wú)窗隊(duì)列管理技術(shù)來(lái)避免傳統(tǒng)同步顯式ACK和停止-等待隱式ACK方案的問題，還執(zhí)行一種區(qū)分爭(zhēng)用控制，以減少任何必要的分組重傳帶來(lái)的擁塞；文獻(xiàn)[9]提出了延遲數(shù)據(jù)包調(diào)度方案，但文獻(xiàn)[10]指出，單獨(dú)采用延遲調(diào)度可能導(dǎo)致次優(yōu)能量使用，因而提出了一種替代調(diào)度算法，算法同時(shí)考慮無(wú)線電關(guān)閉和延遲調(diào)度策略。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，事件檢測(cè)至關(guān)重要。文獻(xiàn)[11]提出的事件到接收器可靠傳輸利用端到端擁塞控制來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)事件可靠地傳輸?shù)浇邮掌鳎晃墨I(xiàn)[12]提出了一種改進(jìn)的AOMDV協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制及能耗均衡策略；文獻(xiàn)[13]提出的擁塞緩解和避免協(xié)議采用開環(huán)、逐跳后壓解決小時(shí)間段的擁塞，以及閉環(huán)、多源調(diào)節(jié)來(lái)解決更長(zhǎng)時(shí)間的擁塞；文獻(xiàn)[14]提出了一種擁塞控制和公平協(xié)議。

拓?fù)淇刂埔彩蔷徑鈸砣痛_保所需覆蓋的另一種選擇方案。探測(cè)環(huán)境和自適應(yīng)休眠[15]就是一種拓?fù)淇刂茀f(xié)議，它關(guān)閉冗余節(jié)點(diǎn)以節(jié)省電池功率，只有保持感知覆蓋所需的最小節(jié)點(diǎn)數(shù)量才能保持運(yùn)行；文獻(xiàn)[16]提出的覆蓋控制協(xié)議采用了類似的思想，但增加了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)配置自身以提供所需覆蓋程度的能力。

針對(duì)上述算法的單一目標(biāo)性和不足，本文提出了一種最大冗余丟棄(maximum redundancy discarding，MRD)的緩沖區(qū)管理和覆蓋傳輸(coverage transmission，CT)的數(shù)據(jù)包調(diào)度機(jī)制，機(jī)制在選擇用于丟棄和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包時(shí)利用空間信息來(lái)提高覆蓋范圍。算法是完全分布式和應(yīng)用獨(dú)立的，不需要節(jié)點(diǎn)間發(fā)送信號(hào)，僅要求數(shù)據(jù)包攜帶其源節(jié)點(diǎn)的地理位置坐標(biāo)；仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的算法機(jī)制能有效提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。

1 問題構(gòu)建

為簡(jiǎn)化起見，考慮監(jiān)測(cè)區(qū)域A為一個(gè)單位正方形(如果是任意形狀的監(jiān)測(cè)區(qū)域，可以將其細(xì)分為單位正方形)，其中隨機(jī)部署的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)集合為N。令X1、X2、Y1、Y2為獨(dú)立的隨機(jī)變量，分別表示N中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo) (X1,Y1) 和 (X2,Y2)。 用R表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的距離，這是一個(gè)正方形線拾取問題(square line picking problem，SLPP)[17]。R的概率密度函數(shù)為

(1)

R的累積分布函數(shù)為

(2)

令γ表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的感知圓半徑。對(duì)于任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)有R<2γ，如圖1所示，則重疊感測(cè)區(qū)域?yàn)?/p>

圖1 相距R且每個(gè)傳感器的感知半徑為γ的兩個(gè)傳感器

(3)

如果R<2γ且L(R)=0，假設(shè)γ<<1，則期望的重疊區(qū)域?yàn)?/p>

(4)

令集合Sj?N包含從N中隨機(jī)選擇的j個(gè)節(jié)點(diǎn)，由這j個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的總覆蓋率用C(Sj)表示。對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)n∈Sj，n的效用定義為

(C(Sj)-C(Sj(〗n}))/πγ2

(5)

即與其它節(jié)點(diǎn)的感知圓沒有重疊的n的感知圓的部分。

令節(jié)點(diǎn)s1∈Sj與n的距離為R1(<γ)，n(關(guān)于s1)的效用定義為

(6)

考慮Sk(〗n} 中全部節(jié)點(diǎn)的感知圓與n的感知圓有重疊的情形，設(shè)節(jié)點(diǎn)為s1,s2,…,sj且這j個(gè)節(jié)點(diǎn)與n的距離分別由隨機(jī)變量R1,R2,…,Rj給出。由于節(jié)點(diǎn)的放置是相互獨(dú)立的，所以n的效用為

(7)

如果考慮每個(gè)隨機(jī)變量R1,R2,…,Rj可以取值的范圍，則有j個(gè)重疊節(jié)點(diǎn)的n的期望效用為

(8)

如果我們構(gòu)造Sj使得Sj中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)與n的距離至少為h，則式(7)給出的期望效用就變成

(9)

圖2所示為對(duì)于γ=0.12的單位正方形上n的期望效用與h的關(guān)系，從上到下的曲線對(duì)應(yīng)于j=1、2、3、4、5、20和100。當(dāng)增大n與全部其它節(jié)點(diǎn)間的最小距離h時(shí)，Ej[θ(n)] 增大。對(duì)于足夠大的h，節(jié)點(diǎn)相距很遠(yuǎn)，效用為1。此外，當(dāng)j增大時(shí)，Ej[θ(n)] 就小，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)之間可能存在很高的重疊或冗余。

圖2 γ=0.12時(shí)的期望效用與h的關(guān)系

圖2所示結(jié)果為本文提出的緩沖區(qū)管理和數(shù)據(jù)包調(diào)度算法提供了啟發(fā)。當(dāng)需要丟棄一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，就丟棄導(dǎo)致最小h值的數(shù)據(jù)包，刪除其來(lái)增大全部節(jié)點(diǎn)間的最小距離。圖2還表明，通過確保隊(duì)列中剩余的k個(gè)數(shù)據(jù)包盡可能彼此遠(yuǎn)離，則每個(gè)數(shù)據(jù)包的期望效用就更高。同樣，調(diào)度算法也能很好地選擇與其它數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)盡可能遠(yuǎn)離的數(shù)據(jù)包。下面提出利用這些啟發(fā)式思想的算法。

2 實(shí)現(xiàn)擁塞控制的緩沖區(qū)管理和數(shù)據(jù)包調(diào)度

2.1 虛擬隊(duì)列

在描述實(shí)現(xiàn)基于最大冗余丟棄的緩沖區(qū)管理和基于覆蓋傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包調(diào)度算法之前，先引入虛擬隊(duì)列的思想，如圖3所示。從根本上說(shuō)，虛擬隊(duì)列存儲(chǔ)最近傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的最前面部分。假設(shè)最前面的數(shù)據(jù)包的大小僅為總數(shù)據(jù)包大小的一小部分，則虛擬隊(duì)列允許節(jié)點(diǎn)以最小內(nèi)存開銷緩存其傳輸歷史。對(duì)于本文后續(xù)部分，當(dāng)需要區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和虛擬隊(duì)列時(shí)，我們將明確說(shuō)明包含數(shù)據(jù)的隊(duì)列的真實(shí)隊(duì)列和虛擬隊(duì)列。

圖3 虛擬隊(duì)列向真實(shí)(數(shù)據(jù))隊(duì)列添加歷史

2.2 最大冗余丟棄的緩沖區(qū)管理

MRD的基本思想是：對(duì)于任意兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，由它們報(bào)告的數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性隨著它們之間的距離的增大而減小。如果節(jié)點(diǎn)之間彼此靠得很近，則由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)報(bào)告的感測(cè)數(shù)據(jù)將存在很大程度的冗余。在擁塞期間，相比于丟棄靠得很近的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，丟棄一組相距很遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包可能會(huì)導(dǎo)致更多的信息丟失。

令Q為一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列，它由兩部分構(gòu)成：一個(gè)長(zhǎng)度為k個(gè)數(shù)據(jù)包的真實(shí)隊(duì)列和一個(gè)長(zhǎng)度為v個(gè)數(shù)據(jù)包的虛擬隊(duì)列。將真實(shí)隊(duì)列和虛擬隊(duì)列分別稱為Re(Q) 和Vir(Q)， 還將任意數(shù)據(jù)包pi的源節(jié)點(diǎn)ni稱為Src(pi)，用d(ni,nj) 表示節(jié)點(diǎn)ni和nj之間的距離，其中d(·,·) 為歐氏距離函數(shù)。為簡(jiǎn)化起見，用d(pi,pj) 表示d(Src(pi),Src(pj))， 最后，令D(pi,S)=∑pj∈S(〗pi}d(pi,pj)。

如果當(dāng)傳入的數(shù)據(jù)包p到達(dá)時(shí)Re(Q)是滿的，則采用以下規(guī)則找到兩個(gè)靠得最近的數(shù)據(jù)包p1和p2：

(1)p1∈Re(Q)∪{p} 且p2∈Q∪{p},p1≠p2；

(2)?pi∈Re(Q)∪{p} 且?pj∈Q∪{p},pi≠pj，d(p1,p2)≤d(pi,pj)。

丟棄策略如下：

(1)如果p2∈Vir(Q)， 則丟棄p1；

(2)如果p2∈Re(Q)∪{p}， 當(dāng)且僅當(dāng)D(p1,Q∪{p})

該緩沖區(qū)管理算法的特性是，如果Q是MRD執(zhí)行之前的隊(duì)列，且Q′是丟包之后的隊(duì)列，則∑pi,pj∈Qd(pi,pj)≤∑pm,pn∈Q′d(pm,pn)。 因此，當(dāng)一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)遭遇擁塞時(shí)，隊(duì)列中的空間會(huì)偏向于較高效用值的數(shù)據(jù)包。算法實(shí)現(xiàn)的偽代碼如算法1所示。

算法1： 最大冗余丟棄算法實(shí)現(xiàn)偽代碼

Receive-Packet(p)

(1)Q為長(zhǎng)度為(k+1)+v的隊(duì)列， 其中Re(Q)的最大長(zhǎng)度為k+1且Vir(Q)的最大長(zhǎng)度為v

(2)enqueue(Q,p)

(3)if length[Q]=k+1

(4) then Buffer-MGT(Q)

Maximum-Redundancy-Discarding(Q)

(1)dist←∞

(2)p1←Null

(3)p2←Null

(4)fori←1 to length[Re(Q)]

(5) do forj←i+1 to length[Q]

(6) do ifd(Q[i],Q[j])≤dist

(7) thenp1←i

(8)p2←j

(9)dist←d(Q[i],Q[j])

(10)ifp2>k+1

(11) then discarding(Q[p1])

(12) else ifD(p1,Q)

(13) then discarding(Q[p1])

(14) else discarding(Q[p2])

2.3 覆蓋傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包調(diào)度

當(dāng)采用先進(jìn)先出(first-in first-out，F(xiàn)IFO)調(diào)度算法時(shí)，調(diào)度器總是傳輸來(lái)自于隊(duì)列頭部的數(shù)據(jù)包，且在高效用數(shù)據(jù)包達(dá)到之前，可能傳輸大量低效用的數(shù)據(jù)包。此外，考慮到傳感器節(jié)點(diǎn)的低帶寬，高效用數(shù)據(jù)包傳輸之間的時(shí)間間隔可能很大。這個(gè)問題可以通過從隊(duì)列中選擇具有最高效用的數(shù)據(jù)包傳輸來(lái)解決，所以本節(jié)提出一種調(diào)度算法——覆蓋傳輸(coverage transmit，CT)，它嘗試選擇最大化覆蓋的數(shù)據(jù)包傳輸。

盡管尋找具有高效用數(shù)據(jù)包的基本思想與緩沖區(qū)管理問題相似，但它實(shí)際上比尋找具有低效用的數(shù)據(jù)包要復(fù)雜得多。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)包非常靠近時(shí)，重疊或冗余與其它數(shù)據(jù)包高度無(wú)關(guān)。然而，只有當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包與所有其它數(shù)據(jù)包具有最小的感知重疊時(shí)，它才有較高的效用。因此，尋找高效用或低冗余數(shù)據(jù)包需要同時(shí)考慮全部數(shù)據(jù)包，原理如下。

對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)包pi∈Re(Q)， 令Vi={v|v是從Src(pi) 到Src(q)的一個(gè)矢量，其中q(Vir(Q) 且d(pi,q)≤2γ}。

圖4 Src(pi)=N時(shí)數(shù)據(jù)包pi的Vi的計(jì)算

2.4 數(shù)據(jù)包超時(shí)

由于我們感興趣的是傳感器網(wǎng)絡(luò)在最后一個(gè)Tc時(shí)間段提供的覆蓋，而早于Tc的數(shù)據(jù)包對(duì)覆蓋沒有貢獻(xiàn)。因此，我們從真實(shí)隊(duì)列中丟棄比Tc更早的數(shù)據(jù)包。對(duì)于虛擬隊(duì)列，將超時(shí)周期設(shè)置為1.5Tc。

3 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 仿真環(huán)境及設(shè)置

仿真采用GloMoSim[18]提供的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，它是一種可擴(kuò)展仿真系統(tǒng)模型，在層與層之間提供了標(biāo)準(zhǔn)API接口函數(shù)，這樣就可在不同層或開發(fā)人員之間建立快速的綜合集成，以包含本文的緩沖區(qū)管理和調(diào)度協(xié)議；表1所示為用于GloMoSim仿真的參數(shù)設(shè)置。對(duì)于選擇的參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)密集且感知密度為31.8，因此，平均每個(gè)點(diǎn)被31.8個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋。僅有一個(gè)接收器節(jié)點(diǎn)位于正方形區(qū)域的中心。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包或事件生成速率為一個(gè)數(shù)據(jù)包/10 s，在600 s的仿真期間是持續(xù)恒定的。對(duì)于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，事件生成的起始時(shí)間隨機(jī)分布在0 s～30 s之間。

表1 用于GloMoSim仿真的參數(shù)設(shè)置

將虛擬隊(duì)列的大小固定為24，這個(gè)虛擬隊(duì)列長(zhǎng)度足夠大，以獲得最好的可能性能；仿真中采用由200個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌杂?jì)算得到的靜態(tài)路線和平均跳數(shù)值分別為5.73和8.23，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)表示隨機(jī)分布在一個(gè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的可能布局。一個(gè)是典型的較開放的區(qū)域，有最小的無(wú)線電干擾(稱為網(wǎng)絡(luò)I)，一個(gè)是在雜亂環(huán)境中，在這種環(huán)境中，大量障礙物阻擋無(wú)線電信號(hào)，干擾節(jié)點(diǎn)的視距通信(稱為網(wǎng)絡(luò)II)；一般來(lái)說(shuō)，在雜亂環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包必須進(jìn)一步傳輸?shù)竭_(dá)接收器。

將整個(gè)仿真時(shí)間間隔劃分為不相交的間隔，每個(gè)間隔Tc(s)。將任意Tc間隔的定時(shí)覆蓋定義為傳感器字段的百分比，該傳感器字段由接收器在該間隔中接收到的數(shù)據(jù)包覆蓋，且該數(shù)據(jù)包在小于Tc前生成。這個(gè)指標(biāo)度量了網(wǎng)絡(luò)為被監(jiān)測(cè)區(qū)域提供最新數(shù)據(jù)的能力；平均定時(shí)覆蓋為測(cè)得的全部定時(shí)覆蓋值的平均值。為便于比較，采用覆蓋增益指標(biāo)，定義為通過緩沖區(qū)管理和調(diào)度算法獲得的平均定時(shí)覆蓋相對(duì)于通過丟尾(drop-tail,DT)和FIFO獲得的平均定時(shí)覆蓋的比值，即得到的結(jié)果圖形是通過組合C2、C3和C4獲得的覆蓋與組合C1獲得的覆蓋的比值，4種緩沖區(qū)管理和調(diào)度算法的組合如下：

C1：DT和FIFO；

C2：MRD和FIFO(即MRD+FIFO)；

C3：CT和DT(即CT+DT)；

C4：MRD和CT(即MRD+CT)。

在仿真中，改變數(shù)據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度D從8到64個(gè)數(shù)據(jù)包，考慮到一般性，仿真選取隊(duì)列長(zhǎng)度D=8和隊(duì)列長(zhǎng)度D=64，帶寬β從38.4 kbps到153.6 kbps。

3.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖5所示為網(wǎng)絡(luò)I和網(wǎng)絡(luò)II對(duì)于不同帶寬的數(shù)據(jù)包傳輸比。從圖5可見，對(duì)于相同的網(wǎng)絡(luò)帶寬，通常網(wǎng)絡(luò)I比網(wǎng)絡(luò)II有更低的包丟失。對(duì)于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)帶寬為38.4 kbps時(shí)，數(shù)據(jù)包傳輸比低于10%，當(dāng)帶寬為153.6 kbps時(shí)，網(wǎng)絡(luò)II仍然只傳輸30%左右的數(shù)據(jù)包，而網(wǎng)絡(luò)I可傳輸80%以上的數(shù)據(jù)包。當(dāng)然，這些結(jié)果與所采用的緩沖區(qū)管理和調(diào)度算法無(wú)關(guān)，只要不過早的丟棄且調(diào)度是工作守恒的。然而，當(dāng)目標(biāo)是最大化網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)，緩沖區(qū)管理和調(diào)度算法將產(chǎn)生很大差別，特別是在網(wǎng)絡(luò)II中，包丟失很高。

圖5 接收器接收的數(shù)據(jù)包百分比

圖6所示為對(duì)于網(wǎng)絡(luò)I、隊(duì)列大小分別為8和64個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)的覆蓋增益隨帶寬的變化關(guān)系。可見，對(duì)于較小的隊(duì)列大小和帶寬，緩沖區(qū)管理算法的影響最為明顯，如對(duì)于仿真的緩沖區(qū)大小D=8和最低的帶寬38.4 kbps，采用了MRD的組合算法MRD+CT和MRD+FIFO分別獲得了最大1.36和1.28的增益，采用了CT的DT(即CT+DT)獲得了最大1.24的增益。而隨著帶寬的增大，增益開始下降，且當(dāng)帶寬達(dá)到115.2 kbps時(shí)，全部組合算法的增益基本保持不變，這是因?yàn)楫?dāng)帶寬較小時(shí)，同樣的數(shù)據(jù)包傳輸隊(duì)列會(huì)出現(xiàn)擁塞，如果采用了本文的緩沖區(qū)管理和覆蓋傳輸算法，就會(huì)有效地提高覆蓋增益。而當(dāng)帶寬增大時(shí)，同樣的數(shù)據(jù)包傳輸隊(duì)列就不會(huì)出現(xiàn)擁塞，所以無(wú)論哪種組合算法都不會(huì)影響覆蓋增益；當(dāng)D=64時(shí)，MRD+FIFO幾乎沒有增益，而MRD+CT和CT+DT仍然獲得了較高的增益，但當(dāng)帶寬達(dá)到76.8 kbps時(shí)，增益開始下降，最后達(dá)到平衡；總的來(lái)說(shuō)，MRD和CT的組合在仿真的整個(gè)緩沖區(qū)大小和帶寬范圍內(nèi)執(zhí)行最好。一般而言，覆蓋傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包調(diào)度起著更重要的作用，每個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸都需要調(diào)度，而MRD僅在緩沖區(qū)滿時(shí)才執(zhí)行。

圖6 不同隊(duì)列長(zhǎng)度時(shí)網(wǎng)絡(luò)I的覆蓋增益與帶寬的關(guān)系

圖7所示為對(duì)于網(wǎng)絡(luò)II得到的覆蓋增益。網(wǎng)絡(luò)II由于其到接收器較長(zhǎng)的平均節(jié)點(diǎn)距離，因而有更高的包丟失，且通常增益更大。對(duì)于較小的緩沖區(qū)大小和較低的帶寬，緩沖區(qū)管理更重要，對(duì)于較大的緩沖區(qū)和較高的帶寬，數(shù)據(jù)包調(diào)度非常有用。因此，在存在較高包丟失的情況下，采用覆蓋感知緩沖區(qū)管理和數(shù)據(jù)包調(diào)度算法可以提高覆蓋增益的性能。同樣，MRD和CT組合在仿真的整個(gè)緩沖區(qū)大小和帶寬范圍內(nèi)執(zhí)行最好。

圖7 不同隊(duì)列長(zhǎng)度時(shí)網(wǎng)絡(luò)II的覆蓋增益與帶寬的關(guān)系

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制和覆蓋率提高，本文提出了一種最大冗余丟棄的緩沖區(qū)管理和覆蓋傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包調(diào)度機(jī)制；仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在大多數(shù)情況下，采用MRD和CT獲得了最佳覆蓋增益；一般情況下，很難獲得節(jié)點(diǎn)精確的位置坐標(biāo)，所以對(duì)于未來(lái)的研究，我們將進(jìn)一步研究如何獲得節(jié)點(diǎn)近似坐標(biāo)位置的技術(shù)和在這種情況下的算法性能，以及與精確位置坐標(biāo)下的性能對(duì)比。