黃 超，王國(guó)利

(1.廣東技術(shù)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510665;2.中山大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510006）

某些特定應(yīng)用對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃蕴岢隽溯^高的要求，比如在森林防火中，監(jiān)測(cè)區(qū)域的異常高溫信息必須可靠地傳送到監(jiān)測(cè)中心。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的鏈路質(zhì)量與工作環(huán)境密切相關(guān)，惡劣的環(huán)境可能導(dǎo)致丟包率劇增以至鏈路失效［1－2］。如何度量無(wú)線鏈路質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)可靠性傳輸?shù)年P(guān)鍵。大多數(shù)可靠路由協(xié)議假定理想無(wú)線鏈路環(huán)境［3－5］，度量策略通常使用探測(cè)包交互方式，以接收包和發(fā)送包的數(shù)量比值作為節(jié)點(diǎn)間的鏈路質(zhì)量。然而，無(wú)線鏈路質(zhì)量會(huì)受到環(huán)境、通信距離等因素影響，使得數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中存在丟包率和位誤碼率。文獻(xiàn) ［6］對(duì)MICA2組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入研究，為實(shí)際無(wú)線衰減鏈路建立了包接收率(PRR，Packet Reception Rate)模型。由該模型可知，理想無(wú)線鏈路環(huán)境的度量策略并不能反映衰減鏈路質(zhì)量的實(shí)際變化，原因在于假定一旦成功接收數(shù)據(jù)包后其內(nèi)容都是無(wú)損的，沒(méi)有考慮所傳數(shù)據(jù)包的位誤碼率，即傳輸內(nèi)容的損壞程度。

傳統(tǒng)路由協(xié)議以犧牲能量來(lái)?yè)Q取可靠性保證，與能量高效的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)存在直接矛盾。協(xié)作通信利用無(wú)線廣播特性，當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包不能滿足可靠性要求時(shí)，選擇協(xié)作節(jié)點(diǎn)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院湍芰啃剩?］。無(wú)信標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)可以在沒(méi)有鄰居節(jié)點(diǎn)先驗(yàn)信息情況下，讓節(jié)點(diǎn)以能耗低，開銷小的方式選出下跳接收節(jié)點(diǎn)。無(wú)信標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)可以用于協(xié)作通信中協(xié)作節(jié)點(diǎn)的選擇［8］。RRP利用無(wú)信標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)在相鄰intend節(jié)點(diǎn)間選擇guard節(jié)點(diǎn)作為協(xié)作節(jié)點(diǎn)，達(dá)到提高可靠性的目標(biāo)［9］。ICGF拓展了協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域范圍，當(dāng)所選接收節(jié)點(diǎn)不能正確接收數(shù)據(jù)包時(shí)，利用協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)選擇協(xié)作節(jié)點(diǎn)提高可靠性［10］。然而，RRP和ICGF的無(wú)線鏈路質(zhì)量度量策略過(guò)于理想，都沒(méi)有考慮傳輸內(nèi)容的損壞程度，也不能提供有保證的可靠傳輸，而且冗余探測(cè)包的使用會(huì)降低能量效率。

為此，本文基于包接收率模型提出一種協(xié)作無(wú)信標(biāo)可靠路由協(xié)議CBRR。CBRR充分利用無(wú)信標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)作通信的優(yōu)勢(shì)，在提高傳輸可靠性方面有以下優(yōu)點(diǎn):①包接收率模型能反映傳輸內(nèi)容的損壞程度，可靠性度量標(biāo)準(zhǔn)更為準(zhǔn)確;②設(shè)定長(zhǎng)等待響應(yīng)時(shí)間和短等待響應(yīng)時(shí)間，優(yōu)先選擇包接收率大的節(jié)點(diǎn)成為接收節(jié)點(diǎn);③協(xié)作節(jié)點(diǎn)以概率保證提高接收節(jié)點(diǎn)所接收數(shù)據(jù)包的可靠性;④當(dāng)協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)法達(dá)到可靠性要求時(shí)，采用冗余數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)保證可靠性。此外，CBRR利用RTS－CTS交互捎帶計(jì)算節(jié)點(diǎn)間包接收率，完全避免冗余探測(cè)包的使用。

1 系統(tǒng)模型

1.1 網(wǎng)絡(luò)模型

無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)均勻部署于監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)且滿足以下條件:①能獲取自身位置信息;②初始能量相同且能感知剩余能量;③通信半徑相同;④有數(shù)據(jù)包合并處理能力;⑤裝配有忙音信號(hào)。本文所用的相關(guān)術(shù)語(yǔ)說(shuō)明如下:

轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域:位于發(fā)送端節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)且比發(fā)送端節(jié)點(diǎn)離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)更近的區(qū)域。

候選接收節(jié)點(diǎn):位于轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。

候選協(xié)作節(jié)點(diǎn):位于發(fā)送端節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)之間的候選接收節(jié)點(diǎn)。

如圖1所示，假設(shè)S和T分別為發(fā)送端節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則S的轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域?yàn)榛SP和弧OQP所包含區(qū)域，候選接收節(jié)點(diǎn)為a－f;假設(shè)節(jié)點(diǎn)d為競(jìng)爭(zhēng)選出的接收節(jié)點(diǎn)，則它的候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)為a－c。

圖1 轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域示意圖Fig.1 Forwarding Area

1.2 包接收率模型

包接收率模型可以反映數(shù)據(jù)包的位誤碼率狀況［6］。對(duì)于給定傳輸距離 d和編碼及調(diào)制模式，接收端的包接收率p(d)可由式 (1)－(3)計(jì)算得到:

其中PL(d)是距離為d的路徑衰減，d0是近地參考距離，通常取值1m;n是信號(hào)路徑衰減指數(shù)，一般滿足2≤n≤4，本文取值為3;Xσ是0均值且標(biāo)準(zhǔn)偏差為σ的高斯分布隨機(jī)變量;PL(d0)是參考距離d0處的路徑衰減，一般設(shè)定為55 dB。

其中γ(d)是與發(fā)送端相距d的信噪比，Pt為發(fā)送端功率，Pn與電路噪聲有關(guān)，通常設(shè)定為－115 dBm。

其中f是數(shù)據(jù)幀長(zhǎng) (單位byte)。

由式 (3)可知，包接收率與數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)密切相關(guān)。當(dāng)使用探測(cè)包交互估計(jì)節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量時(shí)，只有數(shù)據(jù)包大小不超過(guò)探測(cè)包，節(jié)點(diǎn)才能在正確接收探測(cè)包的情況下也正確接收數(shù)據(jù)包，否則它的包接收率會(huì)降低，即數(shù)據(jù)包誤碼率更高。由此可見(jiàn)，探測(cè)包交互方式估計(jì)鏈路質(zhì)量會(huì)存在較大誤差，而包接收率更能準(zhǔn)確反映實(shí)際鏈路的質(zhì)量。

2 CBRR協(xié)議設(shè)計(jì)

2.1 協(xié)議概述

如圖2所示，CBRR包括競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)和冗余轉(zhuǎn)發(fā)三個(gè)階段。發(fā)送節(jié)點(diǎn)首先通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)選出接收節(jié)點(diǎn)，當(dāng)該接收節(jié)點(diǎn)不能滿足可靠性要求時(shí)，進(jìn)入?yún)f(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段來(lái)提高接收節(jié)點(diǎn)的可靠性;當(dāng)協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)法達(dá)到可靠性要求時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用冗余數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)保證可靠性。需要指出的是，冗余數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)通常只會(huì)在鏈路質(zhì)量非常差時(shí)使用。

圖2 CBRR協(xié)議工作流程Fig.2 Flowchart of CBRR

2.2 競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)階段

當(dāng)發(fā)送端節(jié)點(diǎn)需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，首先進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)階段選擇接收節(jié)點(diǎn)，它的工作過(guò)程是:

1)發(fā)送端節(jié)點(diǎn)i廣播RTS包 (RTS包含發(fā)送端節(jié)點(diǎn)位置、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置、數(shù)據(jù)包大小以及可靠性要求Rreq等信息)。

2)轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域內(nèi)的候選接收節(jié)點(diǎn)j在正確接收RTS后，取出數(shù)據(jù)包大小和Rreq，然后通過(guò)式 (3)計(jì)算它與 i的包接收率 PRRi，j。

3)候選接收節(jié)點(diǎn)j根據(jù)包接收率來(lái)決定參與競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)先級(jí)。若PRRi，j≥Rreq，表明該節(jié)點(diǎn)若成為接收節(jié)點(diǎn)就可以保證可靠性，它將具有更高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)和短等待響應(yīng)時(shí)間Tshort;否則，該節(jié)點(diǎn)即使成為接收節(jié)點(diǎn)，它仍然需要協(xié)作節(jié)點(diǎn)的幫助才能滿足可靠性要求，因此它的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)必須低于滿足可靠性要求的節(jié)點(diǎn)，它的長(zhǎng)等待響應(yīng)時(shí)間為Tlong。節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)函數(shù)和等待響應(yīng)時(shí)間的設(shè)定參照2.6。

4)等待時(shí)間最短的節(jié)點(diǎn)將最早響應(yīng)CTS，競(jìng)爭(zhēng)成為接收節(jié)點(diǎn)k。CTS除了包含接收節(jié)點(diǎn)的位置信息外，還有一個(gè)“標(biāo)志位”，用于標(biāo)識(shí)是否需要協(xié)作節(jié)點(diǎn)幫助。如果接收節(jié)點(diǎn)k的包接收率滿足PRRi，k≥Rreq，則該“標(biāo)志位”設(shè)為0，否則將設(shè)為1，表明該節(jié)點(diǎn)需要協(xié)作節(jié)點(diǎn)幫助。

5)發(fā)送端節(jié)點(diǎn)在接收到CTS后立即發(fā)送忙音取消其它節(jié)點(diǎn)參與此次競(jìng)爭(zhēng)，并向接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包。其它偵聽(tīng)到忙音且接收到CTS的候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)根據(jù)CTS中的“標(biāo)志位”決定是否要進(jìn)行協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)。若“標(biāo)志位”為0，則候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)保持偵聽(tīng)狀態(tài)，否則它們將進(jìn)入?yún)f(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段。

6)在發(fā)送端節(jié)點(diǎn)發(fā)送完數(shù)據(jù)包后，如果接收節(jié)點(diǎn)不需要協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)，它將直接向發(fā)送端響應(yīng)ACK，否則轉(zhuǎn)入?yún)f(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段2.3。

7)若發(fā)送端節(jié)點(diǎn)按期收到ACK，則此次轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)束，接收節(jié)點(diǎn)將成為新發(fā)送端節(jié)點(diǎn)再轉(zhuǎn)1);否則轉(zhuǎn)入冗余轉(zhuǎn)發(fā)階段2.4。

2.3 協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段

當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)不能滿足可靠性要求時(shí)，需要選擇協(xié)作節(jié)點(diǎn)來(lái)提高它的可靠性。候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)從CTS中獲知接收節(jié)點(diǎn)需要協(xié)作時(shí) (即“標(biāo)志位”為1)，它將進(jìn)入?yún)f(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段，該階段的工作過(guò)程是:

1)候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)m分別計(jì)算它到接收節(jié)點(diǎn)k和發(fā)送端節(jié)點(diǎn) i間的包接收率 PRRm，k和 PRRi，m。

2)節(jié)點(diǎn)m再根據(jù)式 (4)計(jì)算自己若成為協(xié)作節(jié)點(diǎn)后能使接收節(jié)點(diǎn)獲得的可靠性Rm。若Rm≥Rreq，則表明節(jié)點(diǎn)m成為協(xié)作節(jié)點(diǎn)后能夠幫助接收節(jié)點(diǎn)滿足所需可靠性要求，它將被允許參與協(xié)作節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)，其優(yōu)先級(jí)函數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)等待時(shí)間Tmwait參照2.6;否則，該節(jié)點(diǎn)退出競(jìng)爭(zhēng)。

3)若成功選出協(xié)作節(jié)點(diǎn) n，它將首先響應(yīng)ACK，再向接收節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。接收節(jié)點(diǎn)接收完數(shù)據(jù)包后，此次轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)束，接收節(jié)點(diǎn)將成為新發(fā)送端節(jié)點(diǎn)再轉(zhuǎn)2.2中步驟1)，否則轉(zhuǎn)入冗余轉(zhuǎn)發(fā)階段 2.4。

2.4 冗余轉(zhuǎn)發(fā)階段

發(fā)送端節(jié)點(diǎn)由式 (6)計(jì)算冗余數(shù)據(jù)包數(shù)量N，然后向接收節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送N個(gè)冗余數(shù)據(jù)包。發(fā)送結(jié)束后，接收節(jié)點(diǎn)將作為新的發(fā)送端節(jié)點(diǎn)再轉(zhuǎn)2.2 中1)。

2.5 可靠性保證

為競(jìng)爭(zhēng)協(xié)作節(jié)點(diǎn)的資格，候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)m需要計(jì)算如果自己成為協(xié)作節(jié)點(diǎn)后，能夠使得接收節(jié)點(diǎn)k所獲得的可靠性Rm，并依據(jù)Rm來(lái)決定自己能否參與協(xié)作節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)。它的Rm由下式得到:

當(dāng)不能選出滿足可靠性要求的協(xié)作節(jié)點(diǎn)時(shí)，CBRR將采用重發(fā)冗余數(shù)據(jù)包方式。為保證單跳傳輸?shù)目煽啃?，發(fā)送節(jié)點(diǎn)i向接收節(jié)點(diǎn)k重發(fā)冗余數(shù)據(jù)包的數(shù)量N計(jì)算如下:

2.6 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)函數(shù)和等待響應(yīng)時(shí)間

CBRR的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)函數(shù)綜合考慮節(jié)點(diǎn)的包接收率、增進(jìn)距離以及剩余能量。對(duì)于候選接收節(jié)點(diǎn)j，它的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)Pj計(jì)算如下:

其中PRR為節(jié)點(diǎn)j的包接收率;dj為節(jié)點(diǎn)j到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的增進(jìn)距離;ej和Et分別為節(jié)點(diǎn)j的當(dāng)前剩余能量和初始能量。

在競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)階段中，候選接收節(jié)點(diǎn)j的短等待時(shí)間Tshort和長(zhǎng)等待時(shí)間Tlong分別計(jì)算如下:

其中 SIFS 由 IEEE 802.11 DCF［11］定義為10 μs。由式 (8)和 (9)知，Tshort始終不大于Tlong。

在協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段，候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)m的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先級(jí)Pm參照式 (7)得到，它的競(jìng)爭(zhēng)等待時(shí)間計(jì)算如下:

其中 SIFS 和 DIFS 分別定義為 10 μs和 50 μs［11］。

3 仿真結(jié)果與分析

為評(píng)價(jià)CBRR的性能，本文選擇MMSPEED和ICGF兩種協(xié)議進(jìn)行比較。為公平起見(jiàn)，我們對(duì)MMSPEED和ICGF進(jìn)行修改，均使用式 (3)的包接收率作為鏈路質(zhì)量度量標(biāo)準(zhǔn)，MMSPEED只保留其可靠性功能，而ICGF也只允許包接收率高于可靠性要求的候選協(xié)作節(jié)點(diǎn)參加協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)。修改后的協(xié)議分別稱為 MMSPEED－PRR和 ICGF－PRR，所有協(xié)議都在J－Sim仿真器［12］上實(shí)現(xiàn)。

仿真策略是從網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景右邊任選兩個(gè)節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)節(jié)點(diǎn) (節(jié)點(diǎn)8和79)，從網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景左邊任取四個(gè)節(jié)點(diǎn)作為源節(jié)點(diǎn) (節(jié)點(diǎn)7、19、24和79)，其中節(jié)點(diǎn)7和72的傳遞目標(biāo)是79，節(jié)點(diǎn)24和19的傳遞目標(biāo)是8。數(shù)據(jù)包產(chǎn)生速率采用CBR(Constant Bit Rate)數(shù)據(jù)流，考察協(xié)議在數(shù)據(jù)流7→79、72→79、24→8和19→8下的數(shù)據(jù)包可靠性和數(shù)據(jù)包大小實(shí)驗(yàn)中的性能。所有協(xié)議在6輪隨機(jī)場(chǎng)景下運(yùn)行50秒，并且每個(gè)協(xié)議在同一場(chǎng)景下分別運(yùn)行2次。仿真實(shí)驗(yàn)的參數(shù)如表1所示。

表1 仿真參數(shù)Table 1 Simulation parameters

3.1 數(shù)據(jù)包可靠性實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)包可靠性要求是衡量可靠路由協(xié)議的關(guān)鍵指標(biāo)，可靠性要求越低，表明節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)能夠滿足可靠性要求的鄰居節(jié)點(diǎn)也越多。本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)包大小為125 Bytes。由圖3知，當(dāng)可靠要求較高時(shí) (Rreq≥0.8)，MMSPEED－PRR 很難找到滿足可靠性要求的單個(gè)節(jié)點(diǎn)，需要采用多路徑冗余包轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)提高成功率，然而冗余數(shù)據(jù)包不僅增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，更會(huì)加劇網(wǎng)絡(luò)沖突，導(dǎo)致丟包率、延遲以及能量效率等性能快速下降。CBRR和ICGF－PRR的性能明顯優(yōu)于MMSPEED－PRR，其原因在于協(xié)作節(jié)點(diǎn)可以提高單跳間數(shù)據(jù)包的可靠性，減少傳輸延遲和能耗。CBRR的可靠性保證策略能夠使其始終保持接近100% 的轉(zhuǎn)發(fā)成功率，而ICGF－PRR不能提供可靠性保證，當(dāng)可靠性得不到滿足時(shí)只能丟棄數(shù)據(jù)包，使得成功率低于CBRR 10%以上。ICGF－PRR拓展了協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域的范圍，能夠選擇更靠近目標(biāo)的協(xié)作節(jié)點(diǎn)而使得傳輸延遲最小。此外，ICGFPRR傳遞成功率的下降以及CONF探測(cè)包的使用，使其平均能耗高于CBRR。

3.2 數(shù)據(jù)包大小實(shí)驗(yàn)

圖3 數(shù)據(jù)包可靠性實(shí)驗(yàn):(a)平均傳遞成功率、(b)平均傳遞延遲、(c)平均能耗Fig.3 Required reliabilitg scenario:(a)average delivery ration，(b)average end－to －end delay，(c)average energy consumption

數(shù)據(jù)包的大小直接決定了包接收率，圖4顯示了三種協(xié)議在數(shù)據(jù)包可靠性要求為0.8時(shí)數(shù)據(jù)包大小實(shí)驗(yàn)的性能。數(shù)據(jù)包大小對(duì)MMSPEED－PRR和ICGF－PRR的傳遞成功率有較大影響，原因是數(shù)據(jù)包越大，位于相同距離的包接收率越低，當(dāng)沒(méi)有單個(gè)節(jié)點(diǎn)滿足可靠性要求時(shí)，MMSPEED－PRR和ICGF－PRR分別需要選擇更多的路徑轉(zhuǎn)發(fā)或協(xié)作節(jié)點(diǎn)才能滿足可靠性要求。然而，當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度不變時(shí)，節(jié)點(diǎn)可能無(wú)法找到足夠能滿足可靠性要求的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)，此時(shí)發(fā)送節(jié)點(diǎn)只能作丟包處理。另外，MMSPEED－PRR過(guò)多的冗余路徑轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，加劇網(wǎng)絡(luò)沖突，導(dǎo)致丟包率急劇上升，大大提高了傳輸延遲和能耗。相反，CBRR的傳遞成功率幾乎不受數(shù)據(jù)包大小的影響，在無(wú)法找到滿足可靠性要求的單個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，CBRR利用冗余數(shù)據(jù)包方式仍然可以保證接近100%的成功率。隨著數(shù)據(jù)包大小的增大，三種協(xié)議的延遲都增加，一方面是更大的數(shù)據(jù)包需要更多的時(shí)間傳遞，另一方面協(xié)議需要選擇離自己更近的鄰居節(jié)點(diǎn)才能保證更高的可靠性，這就增加了傳輸所需的跳數(shù)。此外，與數(shù)據(jù)包可靠性實(shí)驗(yàn)相似，ICGF－PRR的平均能耗高于CBRR，它的平均延遲總體上略好于CBRR，但當(dāng)數(shù)據(jù)包大小不小于225 Bytes時(shí)，ICGF－PRR的傳輸延遲超過(guò)CBRR，其原因是數(shù)據(jù)包越大，相距同等距離的包接收率越小，為滿足可靠性要求，ICGFPRR必須選擇更靠近發(fā)送節(jié)點(diǎn)的鄰居轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，從而增加了數(shù)據(jù)包傳輸所需的跳數(shù)。

圖4 數(shù)據(jù)包大小實(shí)驗(yàn):(a)平均傳遞成功率、(b)平均傳遞延遲、(c)平均能耗Fig.4 Packet size scenario:(a)average delivery，(b)average end－to－end delay，(c)average energy consumption

4 結(jié)論

針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性傳輸度量標(biāo)準(zhǔn)不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題，提出了基于接收率模型的協(xié)作無(wú)信標(biāo)可靠路由協(xié)議CBRR。CBRR建立包括包接收率、距離和能量等參數(shù)的競(jìng)爭(zhēng)函數(shù)以選擇接收節(jié)點(diǎn);當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)的可靠性不能滿足要求時(shí)，協(xié)議將使用協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)或冗余轉(zhuǎn)發(fā)方式來(lái)滿足單跳節(jié)點(diǎn)的可靠性要求，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃员ＷC。仿真結(jié)果表明，與多路徑轉(zhuǎn)發(fā)方式相比較，協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)在無(wú)線衰減鏈路環(huán)境下不僅可以提高單跳數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕€具有較好的傳遞成功率、端對(duì)端延遲以及能量效率等傳輸性能。但是，僅僅依靠協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)并不能完全滿足可靠性要求，必須在協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)中考慮可靠性保證策略，這也是CBRR傳輸性能優(yōu)于ICGF的根本原因。

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