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文檔簡介
1、,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問題無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分類典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議無線傳感器網(wǎng)格體系,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,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)能夠有效無差錯(cuò)地傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。傳
2、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采用的是無連接的傳輸,雖然能夠保證網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性,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(diǎn)。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn),TCP協(xié)議不能直接用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò),原因如下:
3、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)行簡單的處理。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。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)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。TCP協(xié)議中采用的ACK反饋機(jī)制,這個(gè)過程中需要經(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
4、,能量也非常有限。對(duì)于擁塞控制的WSN協(xié)議來說,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。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(shí)現(xiàn)的,也是沒有必要的。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,因此,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸層協(xié)議不能直接使用傳統(tǒng)的TCP協(xié)議,而應(yīng)該根據(jù)
5、無線傳感器網(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,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,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議概述,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,1.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)過多過快、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
6、義2.丟包恢復(fù)(1)如果在無線傳感器網(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,而且能量消耗也非常大,明顯不適于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。(2)在反饋過程中,反饋控制消息需要經(jīng)過所有中間節(jié)點(diǎn),在此過程中還需要維護(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。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問題,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,3.優(yōu)先級(jí)策略在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,優(yōu)先級(jí)也可以
7、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),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問題,
8、第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分類主要的分類有:基于可靠性保證基于擁塞避免基于跨層,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議分類,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,ERST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 ESRT在綜合考慮節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有的擁塞情況和可靠性情況下,確定最優(yōu)策略使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)
9、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將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為5種狀態(tài):Si∈{ (NC,LR),(NC
10、,HR),OOR,(C,HR),(C,LR) },典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——ESRT,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,(2)關(guān)鍵技術(shù)①逐跳錯(cuò)誤恢復(fù)②取充之間的關(guān)系③數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——ESRT,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,(2)關(guān)鍵技術(shù)。①可靠性的度量,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——ESRT,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,②可靠性調(diào)節(jié) 監(jiān)測(cè)到可靠性之后,
11、一般來說網(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)制來進(jìn)行可靠性和擁塞度的調(diào)節(jié),以此來最大限度地節(jié)省能量,提高系統(tǒng)的性能。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——ESRT,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,ESRT的局限性:,ESRT要求Sink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)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說,實(shí)現(xiàn)比較困難。Sink節(jié)點(diǎn)沒有考慮到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)信
12、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。對(duì)于規(guī)模稍微大一些的網(wǎng)絡(luò)來說,發(fā)生擁塞之后,Sink節(jié)點(diǎn)的調(diào)配信息經(jīng)過廣播形式到達(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)。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——ESRT,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,PSFQ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)也稱為快取慢
13、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。,典型無線傳感器網(wǎng)
14、絡(luò)傳輸層協(xié)議——PSFQ,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,PFSQ為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性,采用了三種機(jī)制來確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸: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。NACK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。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)
15、點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——PSFQ,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,可靠性協(xié)議,傳輸層 ---- 從匯聚節(jié)點(diǎn)到傳感節(jié)點(diǎn)的傳輸,PSFQ重傳機(jī)制,PECR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,即擁塞檢測(cè)和擁塞控制。具體過程: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
16、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。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——PECR,第五章
17、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,(1)擁塞檢測(cè)。PECR協(xié)議采用節(jié)點(diǎn)緩存的方法來檢測(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k?1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)
18、刻k+1時(shí)擁塞度CGT>a,a為擁塞閾值,則顯示該節(jié)點(diǎn)處于擁塞狀態(tài),通過廣播的形式發(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。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——PSFQ,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,(2)擁塞控制,①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)。②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。③
19、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)。④進(jìn)入分流過程,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。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——PSFQ,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,⑤排除④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:⑥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,擁塞度過大或者剩余能量值太小,節(jié)點(diǎn)將轉(zhuǎn)回WSN的網(wǎng)絡(luò)層,讓
20、網(wǎng)絡(luò)層來尋找最優(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 控制,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——PSFQ,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,CODE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
21、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)節(jié)反應(yīng)機(jī)制。在無線傳感器網(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。,典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議——CODE,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,跨層的原因 無線傳感器網(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
22、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)
23、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)面臨的主要問題。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層設(shè)計(jì),第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,RCTP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RCTP協(xié)議跟CTP協(xié)議一樣,使用分簇體系結(jié)構(gòu)
24、,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)候必須通過根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層協(xié)議—— RCTP,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,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):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:當(dāng)擁塞發(fā)生后,
25、RCTP協(xié)議調(diào)用相應(yīng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法來緩解擁塞,并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。,1)基本思想,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層協(xié)議—— RCTP,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,2)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)
26、隊(duì)長比算法。隊(duì)長比算法是指調(diào)度器按兩個(gè)隊(duì)列的隊(duì)長比例來選擇是從實(shí)時(shí)隊(duì)列還是從非實(shí)時(shí)隊(duì)列選取數(shù)據(jù)。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層的跨層協(xié)議—— RCTP,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)格結(jié)合起來可以有效彌補(bǔ)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的不足,并且有以下一些優(yōu)勢(shì):(1)可以利用網(wǎng)格處理無線傳感器網(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)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所得的數(shù)據(jù)
27、可以同時(shí)被多個(gè)網(wǎng)格應(yīng)用使用。同一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所得數(shù)據(jù)可以通過網(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)。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,網(wǎng)格層次結(jié)構(gòu):無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入層:該層的主要作用是多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無縫接入,對(duì)
28、無線傳感器網(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)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入、安全保證和任務(wù)健壯性等功能。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。服務(wù)管理層:該層的主要作用是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形成與管理。該層主要完成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理和服務(wù)質(zhì)量控制等功能。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系,第五章
29、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過MPAS接入平臺(tái)接入到網(wǎng)格。MPAS平臺(tái)由五個(gè)基本組件構(gòu)成,它們分別是通信機(jī)制、解析器、驅(qū)動(dòng)器、WSRF組件和數(shù)據(jù)庫。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系—— MPAS,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,MPAS通信流程設(shè)計(jì),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系—— MPAS,1.通信機(jī)制將傳感器網(wǎng)絡(luò)接入到網(wǎng)格中需要首先解決傳感器網(wǎng)絡(luò)和MPAS之間的通信問題。在通信的交互過程中,傳感器網(wǎng)絡(luò)和MPAS處于對(duì)等的
30、地位,采用P2P的通信方式,即傳感器網(wǎng)絡(luò)將收集到的信息送給MPAS,MPAS要監(jiān)聽這些傳感信息并接收它們;MPAS將驅(qū)動(dòng)命令發(fā)送給傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò)也要監(jiān)聽并接收這些驅(qū)動(dòng)信息,完成驅(qū)動(dòng)功能。,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,2.解析器解析器使用XML Schema描述傳感數(shù)據(jù)協(xié)議中所有的數(shù)據(jù)域,其主要功能是對(duì)傳感數(shù)據(jù)流進(jìn)行劃分,提取有效的傳感信息,將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格中標(biāo)準(zhǔn)的傳感資源。解析器的工作流程可分為以下三步:(1)使用DT
31、D文件來定義XML Schema的格式,并檢查其合法性;(2)解析器讀取XML Schema,將每個(gè)數(shù)據(jù)域細(xì)節(jié)分成名稱、類型和長度信息,獲得解析傳感數(shù)據(jù)的格式;(3)解析器在獲取傳感數(shù)據(jù)后,使用從XML Schema所得到的解析格式提取出相應(yīng)的有效傳感信息,并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的網(wǎng)格資源,送WSRF組件處理。,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格體系—— MPAS,第五章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議,3.WSRF組件4.驅(qū)動(dòng)器5.?dāng)?shù)據(jù)庫,無線傳感器
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