5.2.1　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸層關(guān)鍵問題

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳輸層負(fù)責(zé)給應(yīng)用提供可靠、透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。評價(jià)一個(gè)協(xié)議的好壞也應(yīng)該從這方面入手，下面就簡要介紹評價(jià)傳輸層協(xié)議好壞的幾個(gè)關(guān)鍵問題。

1. 擁塞控制

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包的速率大于它所能處理的速率時(shí)，就會產(chǎn)生擁塞，擁塞可能會造成數(shù)據(jù)包的丟失或者延遲，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，因此有效地進(jìn)行擁塞檢測和控制是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的第一要素。

造成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的匯聚特性更是加劇了Sink節(jié)點(diǎn)附近網(wǎng)絡(luò)的擁塞，因此快速檢測并控制擁塞就變得非常有意義。考慮到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的規(guī)模，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量非常龐大，在擁塞控制的同時(shí)必須考慮實(shí)時(shí)應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間要求，反饋信息的信息比特越少越好，以節(jié)省帶寬和降低能耗。

2. 丟包恢復(fù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要指標(biāo)就是可靠性的保證。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送給Sink節(jié)點(diǎn)，在此過程中要經(jīng)歷許多跳中繼節(jié)點(diǎn)，因此就會不可避免地出現(xiàn)數(shù)據(jù)包的丟失，數(shù)據(jù)包的丟失會降低數(shù)據(jù)的可靠性，使Sink節(jié)點(diǎn)最終收不到數(shù)據(jù)包，為了使數(shù)據(jù)包能夠安全可靠地到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，丟包恢復(fù)是非常重要的。

根據(jù)前面的討論，有兩種方式可以處理丟包恢復(fù)：一種是端到端的丟包恢復(fù)，如TCP協(xié)議；另外一種就是逐跳的丟包恢復(fù)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，端到端的丟包恢復(fù)明顯不適合，原因如下。

（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)，需要追蹤整條鏈路的路徑，傳輸時(shí)延大，而且能量消耗也非常大，明顯不適用于對實(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)中是不必要的，而且浪費(fèi)能量。

因此，從能量角度和傳輸時(shí)延考慮，PSFQ協(xié)議采用了逐跳丟包恢復(fù)機(jī)制，可最大限度地保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。

3. 優(yōu)先級策略

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)所在地理位置不同，檢測到的事件也就不同，檢測到數(shù)據(jù)的重要性也不同。例如，火災(zāi)必須馬上報(bào)告，其數(shù)據(jù)必須首先被傳輸?shù)絊ink節(jié)點(diǎn)，而監(jiān)測天氣之類的數(shù)據(jù)只要保證一段時(shí)間內(nèi)有更新就可以了，因此，必須根據(jù)數(shù)據(jù)重要性的不同規(guī)定它們的優(yōu)先級。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，優(yōu)先級的實(shí)現(xiàn)一般采用的方法是在傳輸層的數(shù)據(jù)包頭中加入優(yōu)先級位，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中依據(jù)數(shù)據(jù)包頭中所加的優(yōu)先級位的優(yōu)先程度來處理事件，這樣可以更好地保證重要事件被優(yōu)先傳送，確保網(wǎng)絡(luò)的主要功能能夠?qū)崿F(xiàn)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，優(yōu)先級也可以被分為兩類。

（1）基于事件的優(yōu)先級：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，如戰(zhàn)場數(shù)據(jù)優(yōu)先級高，因此在數(shù)據(jù)包中這種事件要被標(biāo)成緊急事件，實(shí)現(xiàn)方法是在數(shù)據(jù)包頭填充優(yōu)先級變量，變量值越大證明這個(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：節(jié)點(diǎn)類型不同，所在的位置不同，節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級也不同，例如，Sink節(jié)點(diǎn)附近的節(jié)點(diǎn)由于容易發(fā)生擁塞，應(yīng)該給予這些節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包比較高的優(yōu)先級。