無線傳感器網(wǎng)絡保證服務質量的擁塞避免策略研究.pdf

1、隨著無線通信技術和微機電子系統(tǒng)（MEMS）技術的快速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）已廣泛應用于各種長距離實時監(jiān)測環(huán)境中。受限于WSN自身的節(jié)點容量，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流在節(jié)點處聚集易引起網(wǎng)絡擁塞，從而造成大量數(shù)據(jù)包的丟失，降低網(wǎng)絡的服務質量（QoS）。如何限制網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流的傳輸速率，控制網(wǎng)絡的擁塞一直是無線傳感器網(wǎng)絡的研究熱點之一。為保證WSN擁塞控制的公平性和可靠性，本文主要做了以下幾方面的工作：
　　1）本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的主要

2、組成、主要特點和主要應用。分析了WSN發(fā)生擁塞的原因，并詳細地介紹了現(xiàn)有WSN擁塞控制協(xié)議，在闡述其基本思想的同時指出了其內在的局限性。基于WSN自身的獨特性，本文總結了設計 WSN擁塞控制方案需要考慮的幾個關鍵問題。
　　2）無線傳感器網(wǎng)絡中，誤碼率會造成數(shù)據(jù)包的丟失，但合理設定數(shù)據(jù)包的大小可以緩解這一現(xiàn)象。為研究特定誤碼率下數(shù)據(jù)包大小對傳輸可靠性的影響，本文使用MATLAB和NS-2仿真工具，在自動重傳請求(ARQ)協(xié)議中，研

3、究了不同大小數(shù)據(jù)包的情況下對數(shù)據(jù)包丟失率、鏈路有效性和數(shù)據(jù)包重傳數(shù)的影響。實驗結果表明，不同的誤碼率都對應著一個最優(yōu)大小數(shù)據(jù)包，使得數(shù)據(jù)包的丟失率、重傳數(shù)和鏈路有效性之間可以達到很好的均衡。
　　3）為解決WSN中的擁塞問題，本文結合松弛技術（Relaxation Technology,RT）的速率限制方式和最大-最小公平（Max-Min Fairness,MMF）的資源共享分配方式，提出一種基于自適應速率限制的擁塞控制機制（AR

4、LCC）。ARLCC機制采用RT機制中將超過節(jié)點緩存的數(shù)據(jù)包在允許的單位延遲內推遲發(fā)送的方法，將在多個約束條件下獲得的處理水平（Engineering Level,EL）參數(shù)作為中間節(jié)點的發(fā)送速率。此外，當多節(jié)點輸入流速率很高，并且計算出的EL值超過節(jié)點緩存容量時，ARLCC結合MMF機制將所有節(jié)點輸入流的速率重置為0，并以恒值速率增加，從而限制多個輸入流速率的大小，保證它們可以公平共享中間節(jié)點的容量和帶寬。數(shù)據(jù)仿真結果表明，ARLCC