1、 第五章 无线传感器网络传输层协议l无线传感器网络传输层协议概述l无线传感器网络传输层关键问题l无线传感器网络传输层协议分类l典型无线传感器网络传输层协议l无线传感器网格体系第五章 无线传感器网络传输层协议传输层 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
2、，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。l无线传感器网络传输层协议概述第五章 无线传感器网络传输层协议 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。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事件，可以有一
3、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。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。l无线传感器网络传输层协议概述第五章 无线传感器网络传输层协议因此，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，
4、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：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l无线传感器网络传输层协议概述第五章 无线传感器网络传输层协议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
5、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。l无线传感器网络传输层关键问题第五章 无线传感器网络传输层协议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。（ 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
6、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l无线传感器网络传输层关键问题第五章 无线传感器网络传输层协议l无线传感器网络传输层协议分类主要的分类有：u基于可靠性保证u基于拥塞避免u基于跨层第五章 无线传感器网络传输层协议l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ERST协议 是一种自适应调整协议。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：Si (NC， LR)， (NC， HR)， OOR， (C， HR)， (C， LR) l典型无线传感器网络传输层协议 ESRT第五章 无线传感器网络传输层协议
