没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
无线传感器网络拥塞控制算法的研究
沙特国王大学沙特国王大学学报www.ksu.edu.sawww.sciencedirect.com制作和主办:ElsevierJournal of King Saud University无线传感器网络拥塞控制算法:趋势与机遇Syed Afsar Shah,Babar Nazir*,Imran Ali Khan计算机科学系,COMSATS,巴基斯坦阿伯塔巴德接收日期:2015年1月20日;修订日期:2015年12月11日;接受日期:2015年2016年4月1日在线发布摘要拥塞控制是无线传感器网络(WSN)中一个非常重要的领域,在这里,流量变得大于底层信道的聚合或单个容量。因此,需要特别考虑开发更复杂的技术,避免、检测和解决拥塞。无线传感器网络的有限资源必须考虑,而设计这样的技术,以实现最大的吞吐量。在过去的几年中,已经引入了各种方法,包括辅助拥塞检测和控制机制的路由协议,以及专用的拥塞控制协议。在前一种方案中,拥塞避免由汇聚节点执行,导致拓扑重置和批量业务下降。因此,后者提到的解决拥塞避免,检测和解决的拥塞控制协议被引入到节点级。在本文中,我们探讨了机制,anisms控制拥塞的无线传感器网络,并提出了一个比较研究。拥塞控制方案分为集中式局部拥塞控制和分布式专用拥塞控制。©2016作者。制作和主办由爱思唯尔B.V.代表沙特国王大学。这是CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。内容0.导言. 2371.相关工作2371.1.现有调查审查2371.2.拥塞控制方案237*通讯作者。电子邮件地址:babarnazir@ciit.net.pk(B. Nazir)。沙特国王大学负责同行审查http://dx.doi.org/10.1016/j.jksuci.2015.12.0051319-1578© 2016作者制作和主办由爱思唯尔B.V.代表沙特国王大学。 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。关键词拥塞控制;无线传感器网络;服务质量;集中式拥塞;分布式拥塞无线传感器网络拥塞控制算法2371.2.1.集中式拥塞控制方案1.2.2.分布式拥塞控制方案2402.IEEE 802.15.4 243中的拥塞控制3.设计目标2434.未决问题2444.1.交通量估计2444.2.交通分流与费率控制/调整缺乏协调2444.3.为了确保低优先级分组丢弃2445.结论245参考文献2450. 介绍无线传感器网络(WSN)(Rekha等人,2010; Flora等人,2011)由安装有各种类型的传感器以从环境收集信息的各种无线设备组成。收集的信息从传感器中继到传感器,使用多跳路由协议朝向所需的目的地,称为汇。在接收端,进行数据汇总和分析。传感器节点在电池功率、存储器和处理能力方面受到限制(Flora等人,2 0 1 1 ; Zhang等人,2012年)。各种路由方案的目标是最佳地利用无线传感器网络的资源,以达到最大的吞吐量。最初,研究人员主要集中在设计平凡的路由方案,使数据传输的无线传感器网络。后来,研究人员意识到,当整体流量或单个链路流量大于其个体容量时,必须有一种有效的机制来解决问题(Rekha等人,2010; Flora等人,2011年)。这种机制被称为拥塞控制。拥塞控制至关重要,因为拥塞控制有助于防止大量流量损失。拥塞控制是一个关键的研究领域,因为时变量,如网络流量和缓冲区经常随时间变化(Liu等人,2012; Wang和Qian,2011; Tao和Yu,2010; Ee和Bajcsy,2004)。必须强制执行优先级机制,以确保在不可避免的情况下丢弃低优先级数据包。由于WSN是资源受限的,所以WSN设计者必须注意拥塞控制,以通过最佳地利用有限的可用资源来实现网络的最大寿命(Rekha等人 , 2010; Flora 等 人 , 2011; Lee 和 Kwangsue , 2010;Sergiou等人, 2007年)。现有的拥塞控制技术存在一些局限性,例如(a)对拥塞链路或路径处的交通负荷以及沿用于交通分流的替代路径的交通负荷的最优估计。(b)沿备用路径的交通分布不是基于交通估计(Tao和Yu,2010; Ee和Bajcsy,2004)。(c)优先级机制基于跳数而不是分组从源到宿遭受的实际延迟(Tao和Yu,2010; Ee和Bajcsy,2004;Cheng等人,2011;Liu等人,2011年)。上述诋毁流行作为一个实际的模式。因此,需要更充分的技术来确保拥塞控制的辅助下,一个复杂的路由。前面提出的可能的协议的细节和它们的比较,以及它们的深入研究,工作机制和性能指标将在随后的章节中详细讨论这项工作安排如下。第2简要介绍了在以前的方案中提出的拥塞控制机制。一个图片描绘也详细提供了一个深入了解的技术。文中还总结了对每种拥塞控制方案的参数的定性分析。现有的调查审查也阐述和现有的调查文件的缺点,关于拥挤和这项工作如何有助于克服,有效地,也进行了讨论。第3节详细介绍了现有协议的标准服务质量(QoS)和WSN内拥塞控制的性能参数。第4节讨论了我们讨论中出现的未决问题。第5章结束我们的工作。1. 相关工作1.1. 现有调查审查Rekha等人(2010)提供了一项组织良好的工作,揭示了现有文献中采用的确切功能和技术,并进行了比较研究。该文件提供了一个有助于读者理解的图示,特别是在详细阐述技术功能的地方。调查中审查的论文在数量上是平衡的,并提出了最新的拥塞控制方案,使读者能够有效地从完整的文献综述中受益。或者,Flora等人(2011)在他的调查中讨论了现有的拥塞控制技术,并纳入了均衡数量的高质量引用。哈雷什湾Rathod 等人组织了他们的工作(Rathod和Buddhadev,2011),通过对现有拥塞控制原型进行表格比较来获得优势。总之,文献中的现有调查提供了对旧拥塞控制方案的全面审查,因此,需要进行全面调查,详细审查旧拥塞控制方案和最新拥塞控制方案,提供分类,并确定开放的研究问题。考虑到这些问题,我们写了这份调查。1.2. 拥塞控制方案在文献中发现的拥塞控制方案可以分为两大类,即:(a)包含路由协议的238S.A. Shah等人事件到接收端可靠传输协议(ESRT)[4]基于缓冲区的拥塞避免[11]基于占空比的拥塞控制(ADCC)[19]PSFQ(Pump slowlyfetch quickly)[5]跨层拥塞控制方案长期路径拥塞控制[39]动态替代路径选择方案描述(DAIPaS)[21]RCRT拥塞检测、速率自适应和速率分配在Sink节点实现[7]长期路径拥塞控制[13]拥塞避免检测算法(CODA)[22]具有拥塞控制的干扰最小化多路径路由(I2MR)[8]分布式预测拥塞控制(DPCC)[16]增强型拥塞避免检测算法(ECODA)[23]基于势的流量感知动态路由算法(TADR)[9]基于优先级的拥塞控制(PCCP)[17]拓扑感知资源自适应方案(TARA)[28]具有改进策略的专用拥塞控制拥塞控制机制集中式拥塞控制路由策略图 1拥塞控制协议的演进和分类。辅助拥塞控制,以及(b)分布式拥塞控制方案包括基于缓冲器的和跨层拥塞控制方案。图1给出了现有拥塞控制方案的详细分类。1.2.1. 集中式拥塞控制方案在集中式拥塞控制方案中,与避免或控制拥塞相关的所有动作都由汇聚节点/基站承担。这里,所有与拥塞控制相关的活动,例如拥塞检测和拥塞避免,都由接收器进行。传感器节点仅仅作为一个在典型的集中式拥塞控制方案中,接收器周期性地从传感器节点收集数据,检测拥塞的可能性,并相应地向所涉及的传感器发送消息以克服拥塞。分布式拥塞控制方案的定性分析总结在表1中。以下是对文献中发现的一些重要的集中式拥塞控制方案的详细讨论。Intanagonwiwat和Estrin(2000)提出了定向扩散作为应用感知路由协议。该协议生成一个查询,从汇是广播到传感器节点。传感器节点确定查询的性质,并回复中间传感器以形成梯度路径到水槽里接收端选择路径,源传感器传输数据,接收端通过聚集数据避免拥塞。渐变方向确定沿到汇点的最短路径的渐变流。由于信宿选择单个路径进行数据传输,因此避免了拥塞。操作场景如图2所示。Sankara等人提出了ESRT(Sankaras和Akyildiz,2003),一种支持拥塞解决的传输协议。汇聚节点通过监测传感器节点的本地缓冲区来检测拥塞。传感器节点在数据包的报头中为信宿设置拥塞通知(CN)位。接收器在接收到分组时重复地确定拥塞和新的网络状态,诸如无拥塞和低可靠性(NC,LR)、无拥塞和高可靠性(NC,HR)、拥塞高可靠性(C,HR)和拥塞低可靠性(C,LR)。基于接收器的决策,使用这些网络状态,通过指定事件感测的半径来形成最佳操作区域。事件在半径内被检测到,并以数据的形式被路由到接收器。整个过程在图中解释。3.第三章。Wan等人提出了PSFQ(Wan等人,2002)以通过调制其泵/取比来确定、防止和解决拥塞。来自源的数据以相对较慢的速度(缓慢泵送)分发。在特定节点的数据丢失的情况下,节点通过快速获取(本地恢复)来恢复相同的数据段。然而,在分组丢失的情况下,向宿/源节点发送双向扩散公平感知拥塞控制方案(FCC)[18]缓解WSN中的拥塞称为Fusion,使用逐跳流量控制,速率限制[10]具有积极数据聚合的定向扩散可靠的多段传输(RMST)[3]无线传感器网络拥塞控制算法239表1现有集中式路由协议与拥塞控制的比较。S.No议定书操作策略拥塞检测准则优先分组丢弃Mac标准优先01引导具有聚合的路由,分布在布氏超声波没有没有CSMA迪埃吉性质02ESRT具有拥塞支持的路由,布氏超声波没有没有CSMA集中式03PSFQ具有拥塞支持的路由,布氏超声波没有没有CSMA集中式04RCRT集中式拥塞检测,速率布氏超声波没有没有CSMA自适应和速率分配05I2MR拥塞控制不占优势,而且,没有没有没有指数加权移动长期平均数拥塞检测06TADR带拥塞控制的缓冲器和速率,混合标量没有没有NA势场图2定向扩散,(a)接收广播查询,(b)响应的梯度形成。(c)沿着梯度,回应流向下沉(Intanagonwiwat和Estrin,2000年)。图3(a)ESTR事件半径,(b)跨事件半径的数据感测和传输到汇点(Sankaras和Akyildiz,2003年)。和PSFQ可以避免拥塞,但两者都需要技术细节,例如感测的信道负载和固定的信道状态采样作为专用参数以及准确的时间配置。需要水槽处的管理员了解专用参数。的有效性这些技术更多地基于特定的场景,而不是WSN的通用解决方案。由Paek和Govindan(2004)提出的RCRT是通过确定和分配数据速率来解决拥塞的传输协议。拥塞检测、速率控制和分配发生在接收端。该方案的主要缺点是收敛速度慢,且在瓶颈区域无法区分流约束。RCRT的操作机制如图4所示。Teo等人(2008a)提出了基于拥塞控制机制的I2MR路由协议。I2MR协议为路由数据保留多个备用路径,以消除拥塞。该协议利用指数加权移动平均值检测源节点的单个缓冲区,从而为了控制拥塞,该协议通知源节点降低传输速率。源节点通过将业务转移到备用路径来降低传输速率,通过在多个备用路径中选择可以容纳最大业务的路径。I2MR协议在备用路径不可用或无法适应源节点指定的流量速率时有其局限性。在这种情况下,大量的数据丢失是不可避免的。速率调整基于链路数据速率的1/4、1/6或1/8的预定义规则,而不是基于导致信道效率低下的估计流量图 4RCRT设置阶段(Paek和Govindan,2004年)。240S.A. Shah等人图5TADR操作,(a)交通监控,(b)交通分流(Ren等人, 2011年)。利用率类似地,尽管无线传感器网络具有多对一的性质,TADR(Ren等人,2011)协议定义了一个由深度场和队列长度场组成的混合标量势场。前者提供了将数据包沿着最短可用路径路由到sink的主干,而后者使TADR流量感知。在拥塞的情况下,分组被转发到由空闲或负载不足的节点组成的备用路径。引入绕过热点规则以避免热点。然而,限制是理解导致实验值而不是最佳值的时变势场。上述内容在图1中进一步详细描述。 五、1.2.2. 分布式拥塞控制方案这一类别包括本质上分布的拥塞控制方案拥塞控制机制覆盖整个传感器领域。传感器节点的稀疏部署特性这些程序由被称为刺激的感觉场中的某些事件执行一个例程/子例程的输出可以充当对另一子例程的激励。分布式拥塞控制方案的定性分析总结在表2中。从业务策略、分组优先级和介质访问控制机制等方面详细阐述了Hull等人(2004年)提出了采用三种技术缓解拥塞,即:(a)逐跳网络流量控制,(b)速率限制,以及(c)优先MAC。这些方案统称为融合,它们防止节点在它们注定要丢弃时发送它们的分组。当下游节点的输出缓冲区中存在不足的空间时,逐跳数据流确定数据包丢弃。速率限制确保了网络传输的公平性,特别是从距离信宿较远的节点。优先MAC负责确保拥塞节点优先接入信道。Hull et al. (2004)不依赖于拓扑信息,而是关注单汇和生成树拓扑。信道利用率和公平性之间的权衡也被考虑。具有挑战性的问题,如明显不相交的节点集之间的干扰,和无线信道的固有损耗性质得到适当的解决。表2现有分布式拥塞控制协议的相互比较。S.No操作策略议定书优先级标准没有拥塞检测准则丢包优先级Mac01CODA单总线占用率和链路负载条件双床房入住布库占用率,进库流量拥塞控制CSMA(VC)没有0203ECODAFCC是概率算法拥塞控制拥塞控制带AIMD的CSMA基于应用的速率控制是的无优先级,概率算法否不不不04050607ADCCLPCCPCCP使用EWMA进行总线监控、数据包到达间隔时间和服务响应拥塞布氏占有率和交通流量学习自动机拥塞控制拥塞控制拥塞控制802.11NANA不不不不0809DPCCLACAS没有预定义规则NA拥塞控制拥塞控制没有预定义规则CSMA,回跳间隔NA10融合流量控制、速率限制和优先级MAC拥塞控制Buyer和费率带RTS/CTS的NA11基于总线的拥塞避免NA布谷尔占有率使用隐式ACK的CSMA和使用fix调度的NA无线传感器网络拥塞控制算法241图6采用(a)CDMA、(b)TDMA和(c)1=k缓冲器解决方案的基于缓冲器的拥塞避免方案(Chen和Yang,2006)。图 7LACAS的运行情景(Misra等人, 2009年)。然而,所提出的技术(Hull等人,2004)利用CTS/RTS机制来避免像CODA(Tao和Yu,2010)这样的隐藏终端问题,并随着网络的增长增加控制开销。为了避免队列重叠,调整应用程序自适应以等待队列容纳更多数据。然而,在该方案中,数据优先级保持沉默,需要解决。Chen和Yang(2006)介绍的基于缓冲区的拥塞避免方案针对各种MAC协议进行了测试,例如具有隐式ACK的CSMA和具有fix调度的TDMA,如图6所示。隐终端问题采用1/k缓冲区解决方案。该方案保证了缓冲区访问的公平性和多路径负载均衡。在图6(c)中解释了该场景。Sudip等人提出了LACAS(Misra等人,2009)方案基于学习和自适应自动机。LACAS协议要么响应预定义的规则集,要么适应新的情况,并通过学习解决WSN的多对一性质来更新其自适应自动机。学习自动机(LA)由有限的状态集合组成,这些状态集合响应于有利或不利的环境行为,这取决于预定义的概率。不确定的性质使得LA有利于上述类型的网络。这些自动机被安置在中间节点上,称为自动机安置节点(Automata Stationed Nodes,简称AUTON),并控制节点的行为。 从一个预先定义的集合中获取输入,然后生成随机输出。输出的正确性取决于概率因子。概率因子更新过程将继续,直到确定有利的动作。整个场景如图7所示。Mehm等人针对本地跨层拥塞控制方案(Mehmet和Akyildiz,2010)提出了通过考虑缓冲器占用的拥塞检测。缓冲器的作用每个节点负责使用其相邻节点传输和路由流量。节点还通过调整感测和路由速率来控制拥塞。长期路径拥塞控制确定沿包括中间节点的主动路径的拥塞。这会通知源降低加载速率。源解决与活动路径容量不一致的最高速率。中间节点通过监测自身的传输情况,缓存并将拥塞的分组发送到源,以确保负载率的降低。Maciej等人提出了DPCC(Zawodniok和Jagannathan,2007),其使用速率控制调整、回退间隔选择和分布式功率策略来在每个WSN节点处进行拥塞控制。DPCC考虑每个节点处的缓冲器占用以用于拥塞检测。一旦检测到拥塞,则生成背压消息以基于逐跳的流量估计来减少拥塞。Wang等人(2007)提出的基于优先级的拥塞控制引入了节点优先级指数的概念。该方案本质上是上游的,并且被设计 用 于 多 对 一 通 信 。 该 方 案 是 基 于 智 能 拥 塞 检 测(ICD)。ICD根据数据包到达间隔时间和服务响应拥塞级别以及详细信息来检测拥塞。隐式拥塞通知(ICN)负责在报头中捎带拥塞信息以避免控制流开销。基于优先级的速率调整(PRA)基于优先级索引节点。索引值确定分配给每个节点的带宽。Kang等人提出的TARA(Kang等人, 2007年),利用传感器领域的冗余资源。TARA激活处于睡眠状态的传感器节点以扩展现有拓扑。通过将拥塞水平与一定的水印进行比较来检测热点处的拥塞。TARA协议利用分配器节点和合并器节点来分别服务于将流量从源路径分配到备用/迂回路径,以及合并多个流。FCC(Xiaoyan等人,2009)协议限制了每个传感器的最早发送时间。FCC协议的目标是在源节点附近丢弃分组,以避免不必要的能量消耗,因为分组很可能在信宿附近被丢弃。靠近源节点的节点保持每个带宽状态,并通过比较输入带宽和共享带宽来分配近似公平的速率。靠近sink的节点使用基于缓冲区占用率的概率丢包算法。在分组丢弃时,靠近信宿的节点向靠近源的节点发送警告消息(WM),所述靠近源的节点通过发送如图8所示的CM消息来计算和调整低速率。该方案采用交通限制策略,而不是为改道机制提供额外流量。在该方案中不考虑分组丢弃的优先级。242S.A. Shah等人图8 FCC 拥塞控制(a)在分组丢弃时由近汇节点广播的WM,(b)在速率调整之后由近源节点生成的CM(Xiaoyan等人, 2009年)。由 Dongho 等 人 提 出 的 ADCC ( Lee and Kwangsue ,2010)协议是用于基于家庭自动化的WSN的拥塞控制方案,并且基于传感器设备的占空比调整对一般传感器网络同样有用。ADCC协议基于资源控制方案和流量控制方案来控制拥塞。ADCC协议通过在MAC层监视传入数据包来周期性地计算服务时间,以识别拥塞。当拥塞度低于一定阈值时,通过调整占空比来降低拥塞.如果流量上升到指定的阈值以上,则资源的发送速率将降低。ADCC协议的详细操作如图9所示。ADCC协议考虑到缓存占用率和链路负载来检测拥塞。然而,单个缓冲器占用不足以估计拥塞的正确水平,并且用于基于家庭的自动化。Charalambos等人提出了DAlPaS(Charalambos和Vasosu,2011)协议,其是动态分布式拥塞控制协议。DAIPS协议考虑到缓冲区占用,信道干扰,和单个节点的能量来检测拥塞。该协议动态地选择最短路径并路由流量以避免/解决拥塞的节点/链路。DAlPaS协议从初始设置阶段开始,其中最顶层的节点将级别ID设置为0,并向活动范围内的所有节点广播在接收到“hello“消息时该过程继续图9ADCC拥塞控制(Lee和Kwangsue,2010)。直到所有节点都接收到唯一的级别ID为止。每个节点都基于其级别分配唯一的ID。每个节点都维护一个ID来操作最短路径或找到到sink的替代路径。从较高值到最低值的最短路径将确定到接收器的最短路径。使用缓冲器占用率,传入数据流和传输数据流之间的比较确定拥塞。DAlPaS协议进入软阶段,在软阶段,接收节点将ACK分组报头中的“下一分组序列号“设置在接收到该值时,发送节点接收消息以选择替代路径。发送节点将继续沿着相同的路径发送数据或将数据发送到新的目的地。然而,如果缓冲器占用超过最小阈值或者传入的数据流变得大于传输速率,则DAlPaS协议进入硬阶段并且将数据流转移到沿着新路径移动。Wan等人提出了由三个主要阶段组成的CODA(Tao和Yu,2010)方案。拥塞检测基于当前单个缓冲区占用、链路组合、过去和当前信道负载条件。该协议采用在适当的时间间隔内对本地信道进行采样的方法,从而节省了能量。在检测到拥塞时,每个节点逐跳广播背压消息,该背压消息直接传播到源或向源向上游行进。根据本地网络条件,消息将进一步传播。在闭环调节中,在成功接收ACK时,源保持其速率。由于ACK的丢失,源相应地调整其速率。CODA协议利用CSMA进行媒体接入控制,并利用虚拟生涯感知来避免非能量有效方案的隐藏终端问题,因为RTS和CTS被频繁地交换以避免导致额外能量消耗的冲突。Tao等人提出了ECODA(Ee和Bajcsy,2004)协议,该协议采用了更现实的拥塞检测方法。该协议采用双缓冲区和加权差分检测拥塞。对于瞬时拥塞,与其他协议不同,ECODA协议处理三种缓冲状态,即:(a)接受状态,(b)过滤状态和(c)过滤状态。该协议分别处理每个状态,以避免或解决拥塞。在静态优先级和动态优先级方面采用了灵活的优先级方案。该协议有助于转发高优先级数据或丢弃低优先级数据包。然而,ECODA协议由于采用的队列模型,无法避免高优先级数据被低优先级数据包覆盖的问题。类似地,优先级机制不考虑分组在传输期间必须经过的实际延迟。跳数是分子中的乘法实体,如等式中所示(一).动态优先级¼a×跳数静态优先级数据包优先级=1×延迟;10分钟其中a和b是网络相关参数。感测缓冲器与传输缓冲器的分离使得该方案更适合于转发高优先级分组。无线传感器网络拥塞控制算法243n2共1米拉湾B.Tech等人提出了使用优先化接口队列的无线传感器网络中的拥塞控制(Meera等人,2012)引入了双队列来使用跨层方法控制拥塞。中间节点意味着拥塞控制机制,通过降低到下游节点的数据转发速率来提高网络性能。智能路由选择具有低流量的最佳节点来转发分组。智能路由使用由接收器提供的拥塞信息来执行。在网络接口处引入可伸缩队列,在节点产生业务的MAC层引入可伸缩队列。进入的流量被单独放置在双队列中。为两个队列指定单独的阈值。当阈值出现时,来自分组队列的数据被传入流量覆盖,因为分组丢弃惩罚高于丢弃惩罚。然而,在最近感测数据包含目标数据的情况下,该策略可能导致目标数据的丢失,该目标数据将被传入数据覆盖。为了控制瞬时拥塞,当瞬时缓冲区达到阈值时,降低向下游节点的发送速率。Michopoulos等人提出了很好地分类的拥塞检测和避免(Michopoulos等人,2011年),在对以往方案进行研究的基础上。拥塞检测(CD)被分类为(1)缓冲器状态监视(2)通过监视信道占用的智能冲突检测。前者又分为缓冲区阈值法、当缓冲区达到一定的静态/动态阈值时的缓冲区检测法和周期性缓冲区检测法,通过周期性地检查缓冲区容量来检测拥塞。而冲突避免(CA)通常是基于局部调整速率,当节点拥塞时,其子节点被迫调整其速率,大多采用加法增加和乘法减少(AIMD),基于他们的实验得出结论,基于分组服务时间/分组到达时间的拥塞检测在低功耗无线个域网(6LoWPAN)上的IPv6中表现不佳。李 子 龙 等 引 入 了 跨 层 拥 塞 控 制 方 案 ( Li 等 人 ,2011),首先建立从信源到信宿的多条路径,然后以状态帧的形式共享跨层信息。该帧被向上发送以更新和共享节点的拥塞信息上游节点保存并更新与许多下游节点的缓冲区占用(BO)因此,路由是基于此信息完成的。任何节点的拥塞度通过使用公式C^k1-BO计算,其中k和n是调整因子。Vasilis等人介绍了基于缓冲液的新方法,消化控制(Michopoulos等,2010年)。他们的方案通过为所有传感器节点分配相等的带宽来确保公平性。该策略根据下游节点的传输速率来调整缓冲区,以避免丢包。 调整节点的传输速率以在最小数据丢失的情况下从拥塞中恢复。拥塞检测是基于节点为下游节点主动预留的信息。速率通过公式rk^ri×SUMk调整,其中SUM1是源流量的数量,SUMk表示节点i的邻居的流量的数量;ri是节点i的传输速率,并且rk是被调整的节点kJunjie et al.(2012)很好地总结了LIFO和multi-queue-LIFO的概念,仿真结果和比较表明,它比传统的FIFO队列机制提供了更好的性能,并且还确保了拥塞的WSN的公平性和延迟。2. IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4是一个新兴的标准,专门为个人局域网和无线传感器网络(WSN)的设备设计,具有低传输速率。GTS媒体控制机制使其能够支持时间敏感的无线传感器网络.它使用职业感多路访问,以避免拥塞在MAC层使用CSMA/CA。 它利用二进制指数回退(BEB)机制,以低速率、低成本和低功耗在无线设备之间共享信道。然而,它降低了环境中的性能与大的传感器领域有太多的设备具有大的碰撞概率。这种不足是由于其退避指数的范围很小,这不是基于底层信道的实际状态,而是使用确定性方法。3. 设计目标以下是拥塞控制方案的设计目标列表。拥塞控制方案的最重要的设计目标包括快速响应、高传输可靠性、容错性、互操作性、可穿戴性、低功耗、廉价和无线传感器网络的复 杂 性 。 借 助 RSMT 的 定 向 扩 散 ( Intanagonwiwat 和Estrin,2000)利用最短路径来提高可靠性和效率。可靠性是缓解WSN中拥塞的拥塞控制的主要目标(Hull等人,2004年)。链路层实现了半可靠的最大重传计数,而在MAC 层 的 拥 塞 控 制 仍 然 没 有 解 决 。 RCRT ( Paek 和Govindan,2004)协议是一种可靠的传输协议,它在接收端引入了端到端的显式丢失恢复,并确保更好地聚合流量控制和灵活的速率分配标准,以实现可靠性。然而,与TADR不同(Teo等人, 2008a)协议和多跳中的多路径负载平衡,可靠性仍然没有解决(Ren等人,2011年)。在上 述 方 案 中 , 没 有 强 调 容 错 。 LACAS ( Misra 等 人 ,2009)协议控制分组速率。因此,该协议有助于节约能源,确保公平,可靠的传输通过网络。然而,容错仍然是一个突出的特点。 I2MR(Ren等人, 2011)协议采用802.11 MAC层的分布式协调功能。该协议结合了指数回退沿物理职业生涯感测。对于双向数据-ACK握手,重传最大限制被设置为两次尝试。 为了避免拥塞和控制开销,CTS/RTS控制分组被关闭,并且MAC报头保持不分段。ECODA(Ee和Bajcsy ,2004)协议在效率方面优于CODA(Tao和Yu,2010)协议,因为后者根据来自汇的反馈发送速率调整。在持续拥塞的情况下,额外能量的消耗或ACK的丢失需要244S.A. Shah等人由于拥塞或链路变化而导致的位置。前者通过在瓶颈节点处采用源控制方案而不以鲁棒的方式消耗额外的能量来克服这样的问题。然而,CODA协议是无法处理的拥塞时,几个缓冲区达到阈值,同时。另一方面,CODA(Tao和Yu,2010)协议引入了新的流。传感器网络协议的设计需要将可靠性和拥塞控制分开考虑。数据链路层的虚电路(VC)和链路自动重传请求(ARQ)对于关键信息交换是必不可少的,但在控制拥塞方面却没有同等的价值。因此,CODA协议设计不考虑分组/数据丢失,并且不确保恢复。CODA协议最终实现了可靠性和其他控制机制,使CODA协议能够在有或没有可靠性支持的情况下工作。利用具有或不具有可靠性的CODA协议取决于为不同类型的应用提供可扩展性的应用的类型。表3中总结了拥塞控制协议的设计目标的QoS和其他重要方面。4. 未决问题本文对现有的拥塞控制协议进行了回顾,并根据不同的特点进行了分类。在所设计的分类法的每一类中,详细讨论了流行的拥塞协议。表1和表2总结了各种拥塞控制方案的主要特点的比较分析。基于严格的文献综述,我们已经确定了现有拥塞控制协议中的一些开放研究问题,如下所示4.1. 业务估计在拥挤的节点和沿可用的替代路径的网络流量估计是必不可少的。因此,必须获得流量调节或丢弃数据包的明确统计数据。该估计可以进一步用于沿着替代路径转移流量或丢弃分组。诸如加法增加和乘法减少的策略不足以快速解决拥塞,最终导致频繁的数据/分组丢失。4.2. 交通分流与费率控制/调整缺乏协调避免拥堵的交通分流缺乏与速率控制/调整和估计的协调为避免拥堵而进行的交通分流必须考虑拥堵节点和备用路径上的交通估计专用转发节点导致密集部署,这最终导致引起拥塞的干扰。4.3. 确保低优先级数据包丢弃优先丢包机制基于跳数而不是实际延迟。因此,从根/底部生成的数据包总是享有更高的优先级。可以使用混合方法,因为每个节点处的分组从感测缓冲器和中间缓冲器交替丢弃。这样的方法将避免对一种类型的分组优先级丢弃的偏差。此外,没有机制来避免从队列尾部丢弃较高优先级分组。所有先前提出的协议都使用相同的排队模型。作为业务分流的刺激的机制必须以这样的方式增强,即它及时地提前收集拥塞的统计数据,以便可以确定分组方面的拥塞,沿着交替/交替的方向可能存在相同的机制。可用路径,其确定沿着每个备用路径可以容纳多少分组用于流量转移。这两个分量,使得根据沿着备用路径的分组数量的容量来调整分组方面的业务量,这将显著地减少分组丢失的数量。通过在现有的拥塞控制方案中引入新的或修改现有的拥塞控制机制,可以遵循解决开放问题的方向/机制作为可能的/潜在的研究方向。路由模型自适应积极地帮助丢弃低优先级数据包,从而确保数据包丢弃不会丢弃目标数据。丢弃数据包的算法也可以被增强,以有效地/有效地利用加密模型,还可以结合一些基于实验的新的数据包丢弃机制。必须不从单个缓冲器强制分组丢弃,而是也可以应用随机分组丢弃表3摘要服务质量(QoS)。S.无议定书1234567891011ECODACODA基于轻量级缓冲器的拥塞避免一种公平感知的拥塞控制ADCCDAlPaS12MRLACAS缓解拥塞多跳TADR中的多路径负载均衡QoS公平U×位置感知×稳定性××U××××容错××××××××××××××××××U××U×××××××U(假设)××(未来方面)××无线传感器网络拥塞控制算法2455. 结论无线传感器网络中的拥塞控制是一个具有挑战性的领域。资源的限制使得设计拥塞控制技术的任务更具挑战性和复杂性。本工作对现有技术进行了全面的回顾。所有的技术都旨在通过有效地利用有限的可用资源来控制拥塞,从而延长网络的生命周期。这些技术根据其主要和次要设计目标分为集中式和分布式策略。每种技术都进行了深入的讨论和评估,使用不同的性能和设计指标用于测量拥塞。我们发现,现有的技术是有效地努力控制拥塞。然而,需要更复杂机制的拥塞控制领域被阐述为未来研究的开放问题引用Charalambos,Vasosu,2011. DAlPaS:一种性能感知的无线传感器网络拥塞控制算法。IEEE第18届国际电信会议论文集。Chen,Yang,2006.传感器网络中基于轻量级缓冲区管理的拥塞避免。IEEE Trans.并行分布17(9),934-946。Cheng,Long,Chen,Canfeng,Ma,Jian,Shu,Lei,2011.异步占空比无线传感器网络中基于竞争的地理转发。国际通信杂志系统http://dx.doi.org/10.1002/dac.1325。伊CT Bajcsy,2004年。无线传感器网络中多对一路由的拥塞控制与公平性。In:Proceedings of the Proc. ACM Sensys'04. Hull,Jamieson,Balakrishnan,2004.缓解无线传感器网络中的拥塞。第五届ACM嵌入式网络传感器系统(SenSys)。Intanagonwiwat角,Estrin,D.,2000.定向扩散:传感器网络的可扩展和鲁棒通信范例。第六届移动计算和网络国际年会(Mobicom 2000)。Jenolin Flora,Kavitha,Muthuselvi,无线传感器网络拥塞控制技术综述。在:电子和计算机技术新兴趋势国际会议论文集(ICE- TECT 2011)。康,张,Y.,Nath,B.,2007.拓扑感知资源自适应以缓解拥塞。IEEE Trans.并行分布18(7),919-931。Lee,Dongho,Kwangsue,2010.基于占空比的自适应拥塞控制在家庭自动化网络中的应用。IEEE Trans. Consum. 56(1).李子龙,邹伟霞,齐,陶,2011年。一种无线传感器网络跨层拥塞控制策略。在:IEEE IC-BNMT会议记录。刘桂云,徐步功,陈宏斌,2011。分簇无线传感器网络中噪声信道的分散估计。国际通信杂志系统http://dx.doi.org/10.1002/dac.1308。Liu , Chen-Xu , Liu , Yun , Zhang , Zhen-Jiang , Cheng , Zi-Yao,2012.用于无线传感器网络的高能效和隐私保护的安全数据聚合。国际通信杂志http://dx. doi.org/10.1002/dac.2412网站。Meera , S. , 放 大 图 片 作 者 : Jayakumari , R.Beulah ,Senthilkumar,V. Jawahar. 2012.基于优先接口队列的无线传感器网络拥塞控制。在:国际会议最近的趋势,Computational Methods,Communication and Controls(ICON3C2012)Proceedings published in International Journal of ComputerApplications(IJCA).Mehmet,Akyildiz,Ian,2010. XLP:无线传感器网络中有效通信的跨层协议。IEEE移动计算9(11),1578-1591。Michopoulos,Vasilis,Guan,Lin,Phillips,Iain,2010.一种新的无线传感器网络拥塞控制机制。第十届IEEE计算机与信息技术国际会议(CIT 2010)。Michopoulos,Vasilis,Guan,Lin,Oikonomou,George,Phillips,Iain,2011. IPv6无线传感器网络拥塞控制算法的比较研究传感器系统和车间分布式计算(DCOSS)。在:数字对象识别器国际会议,pp。1-6. doi:10.1109/DCOSS.2011。5982218.Misra,Sudip,Vivek,Mohammad,2009.基于学习自动机的医疗传感器网络拥塞避免方案。IEEE J. Sel. 地区Commun. 27(4).Paek,J.,Govindan河,2004. RCRT:无线传感器网络的速率控制 可 靠 传 输 。 第 五 届 ACM 嵌 入 式 网 络 传 感 器 系 统 会 议(SenSys)Rathod,Haresh M.,Buddhadev,B.V.,2011.无线传感器网络拥塞控制技术比较研究. Nirma University International ConferenceonDigitalObjectIdentier , pp.1-5.doi : 10.1109/NUiConE.2011.6153252。Rekha,Gomathy,Suraj,Sebastian,Pushparaj,2010.无线传感器网络拥塞控制研究综述。Int. J. Comput. Sci. Commun. 1.一、Ren,Fengyuan,Das,Sajal K.,Lin,Chuang,2
下载后可阅读完整内容,剩余1页未读,立即下载
cpongm
- 粉丝: 4
- 资源: 2万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 收起
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
会员权益专享
最新资源
- zigbee-cluster-library-specification
- JSBSim Reference Manual
- c++校园超市商品信息管理系统课程设计说明书(含源代码) (2).pdf
- 建筑供配电系统相关课件.pptx
- 企业管理规章制度及管理模式.doc
- vb打开摄像头.doc
- 云计算-可信计算中认证协议改进方案.pdf
- [详细完整版]单片机编程4.ppt
- c语言常用算法.pdf
- c++经典程序代码大全.pdf
- 单片机数字时钟资料.doc
- 11项目管理前沿1.0.pptx
- 基于ssm的“魅力”繁峙宣传网站的设计与实现论文.doc
- 智慧交通综合解决方案.pptx
- 建筑防潮设计-PowerPointPresentati.pptx
- SPC统计过程控制程序.pptx
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功