第5章--无线传感器网络传输层协议

典型无线传感器网络传输层协议—— ESRT的ES局R限T性：
ESRT要求Sink节点通信范围必须能够覆盖整个网络，对Sink节点 的硬件要求非常高，对于大规模的无线传感器网络来说，实现比 较困难。
Sink节点没有考虑到各个节点的优先级信息，对所有节点采取统 一的调配方案，假设节点在某个局部地区任务突然增加，ESRT 就不适用了。
（2）基于节点的优先级：节点类型不同，所在的位置不同， 节点的优先级也不同，例如接近汇聚节点附近的节点由于 容易发生拥塞，因此应该给予这些节点发送的数据包比较 高一点的优先级
第五章 无线传感器网络传输层协议
无线传感器网络传输层协议分类
➢主要的分类有： 基于可靠性保证 基于拥塞避免 基于跨层
第五章 无线传感器网络传输层协议
第五章 无线传感器网络传输层协议
无线传感器网络传输层协议概述
➢ 由于无线传感器网络自身的特点，TCP协议不能直接用于无线传感器网 络，原因如下：
1. TCP协议提供的是端到端的可靠信息传输，而WSN中存在大量的冗余信息， 要求节点能够对接收到的数据包进行简单的处理。
2. TCP协议采用的三次握手机制，而且WSN中节点的动态性强，TCP没有相对 应的处理机制。
1．降低传输层协议的能耗
2．进行有效的拥塞控制
3．保证网络的可靠性
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无线传感器网络传输层关键问题
1．拥塞控制
造成WSN拥塞的原因有很多，如节点收到数据过多过快、处理能力 有限、冗余数据太多、缓存区太小等都可能造成拥塞，而WSN的汇 聚特性更加剧了靠近Sink节点附近网络的拥塞，因此快速检测并控制 拥塞就变得非常有意义
Si∈{ (NC，LR)，(NC，HR)，OOR，(C，HR)，(C，LR) }
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典型无线传感器网络传输层协议—— ESRT
（2）关键技术
①逐跳错误恢复
②取充之间的关系
③数据连续发送
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典型无线传感器网络传输层协议—— （2）关键E技S术RT。
对于规模稍微大一些的网络来说，发生拥塞之后，Sink节点的调 配信息经过广播形式到达源节点之后，可能这时已经不拥塞了， 因此不适用于大规模网络。
第五章 无线传感器网络传输层协议
第五章 无线传感器网络传输层协议
无线传感器网络传输层协议概述 无线传感器网络传输层关键问题 无线传感器网络传输层协议分类 典型无线传感器网络传输层协议 无线传感器网格体系
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无线传感器网络传输层协议概述
➢传输层是是最靠近用户数据的一层，主要负责在源和 目标之间提供可靠的、性价比合理的数据传输功能。为 了实现传输层对上层透明，可靠的数据传输服务，传输 层主要研究端到端的流量控制和拥塞的避免，保证数据 能够有效无差错地传输到目的节点。
➢传统的Internet主要采用TCP/IP协议，也有的使用UDP 协议，其中UDP采用的是无连接的传输，虽然能够保证 网络的实时性，时延非常小，但其数据丢包率较高，不 能保证数据可靠传输，不适用于无线传感器网络。 TCP 协议提供的是端到端的可靠数据传输，采用重传机制来 确保数据被无误地传输到目的节点。
3. TCP协议的可靠性要求很高，而WSN中只要求目的节点接收到源节点发送的百度文库事件，可以有一定的数据包丢失或者删除。
4. TCP协议中采用的ACK反馈机制，这个过程中需要经历所有的中间节点，时 延非常高且能量消耗也特别大；而WSN中对时延的要求比较高，能量也非 常有限。
5. 对于拥塞控制的WSN协议来说，有时非拥塞丢包是比较正常的，但是在TCP 协议中，非拥塞的丢包会引起源端进入拥塞控制阶段，从而降低网络的性 能。
2．丢包恢复
（1）如果在无线传感器网络中采用端到端的传输和丢包恢复，则需 要追踪整条链路的路径，传输延迟高，而且能量消耗也非常大，明 显不适于对实时性要求高的无线传感器网络。
（2）在反馈过程中，反馈控制消息需要经过所有中间节点，在此过 程中还需要维护每个节点的路径信息，而这些工作在逐跳网络中是 根本不必要的，而且浪费能量。
①可靠性的度量
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典型无线传感器网络传输层协议—— ②可靠性调E节SRT
监测到可靠性之后，一般来说网络都不是运行在最优状态，可靠性 和能量不是处于一个平衡状态，因此协议采用一定的调节机制来进行可 靠性和拥塞度的调节，以此来最大限度地节省能量，提高系统的性能。
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无线传感器网络传输层协议分类
第五章 无线传感器网络传输层协议
典型无线传感器网络传输层协议—— ERST协议E是S一R种T自适应调整协议。能够将数据可靠、低能耗地传送到Sink节点，
是一种典型的可靠性协议。
（1）基本思想
ESRT在综合考虑节点现有的拥塞情况和可靠性情况下，确定最优策略使网 络性能达到最优。这个协议包括两个部分，一个是系统可靠性的测量，另一个 是根据可靠性做出相应的调整。如果系统的可靠性不符合网络系统所要求的可 靠性值，则ESRT会自动调节网络发送节点的发送速率，使之达到系统所要求的 可靠性指标；如果系统的可靠性超过了网络要求，则ESRT在不牺牲可靠性的条 件下，适当地降低源节点的发送速率，减小节点拥塞，最大限度地节省能量。 因此根据这种机制，ESRT将无线传感器网络系统分为5种状态：
6. 最后一点也最重要，在TCP协议中，每个节点都被要求有一个独一无二的 IP地址，而在大规模的无线传感器网络中基本上不可能实现的，也是没有 必要的。
第五章 无线传感器网络传输层协议
无线传感器网络传输层协议概述
➢因此，无线传感器网络的传输层协议不能直接使用 传统的TCP协议，而应该根据无线传感器网络应用特 点和网络自身的条件设计自己的协议，归纳起来，主 要包括以下几点：
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无线传感器网络传输层关键问题
3．优先级策略
在无线传感器网络中，优先级也可以被分为两类。
（1）基于事件的优先级：在不同的源节点采集不同的数据 时，这些数据本身就有不同的优先级，如战场数据优先级 高，因此在数据包中这种事件要被标成紧急事件，这是采 用的在数据包头填充进优先级变量，变量值越大则证明这 个数据包应该先被处理。