无线传感器网络通信的拥塞控制策略.PDF

第３０卷　第４期 电子测量与仪器学报 Ｖｏｌ３０　Ｎｏ４ 　　·５５８· ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＡＮＤＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＡＴＩＯＮ ２０１６年４月 ＤＯＩ：１０．１３３８２／ｊ．ｊｅｍｉ．２０１６．０４．００８ 无线传感器网络通信的拥塞控制策略 １，２ １ １ 方如举 　王建平 　孙　伟 （１．合肥工业大学电气与自动化学院　合肥　２３００９；２．许昌学院电气信息工程学院　许昌　４６１０００） 摘　要：无线传感器网络（ＷＳＮｓ）中的拥塞会引起数据的重传以及重传失败进而导致较长的时延、较高的数据丢失率以及 较多的能量消耗。针对无线传感器通信网络自身结构特点，提出了一种基于广义混合控制器的无线传感器网络拥塞避免 控制模型。分析了考虑邻近节点的无线传感器网络拥塞避免控制方案，窗口变化率、队列数据长度变化率所具有的特征， 以及带有时延线性系统的混合控制器。建立模型与一般基于广义混合控制器参数对应关系和通信网络络的闭环控制系 统。最后对所提出的拥塞控制策略的无线传感器网络的性能进行测试以及具体算例进行分析。结果表明：该模型能够保 证通信数据传输时在满足可靠性、实时性的前提下使得网络通信性能达到最佳。 关键词：无线传感器网络；拥塞避免；Ｈ／Ｈ 控制器；信道衰减；性能测试 ２ ∞ 中图分类号：ＴＰ３９３　　文献标识码：Ａ　　国家标准学科分类代码：５１０．５０３０ ＴｈｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒＷＳＮｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ １，２ １ １ ＦａｎｇＲｕｊｕ 　ＷａｎｇＪｉａｎｐｉｎｇ　ＳｕｎＷｅｉ （１．ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ；２．ＸｕｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｃｈａｎｇ４６１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮｓ）ｃａｎｌｅａｄｔｏｌｏｎｇｅｒｄｅｌａｙｔｉｍｅ，ｈｉｇｈｅｒｐａｃｋｅｔｌｏｓｓｒａ ｔｉｏａｎｄｈｉｇｈｅｒｅｎｅｒｇｙｗａｓｔｅｄｕｅｔｏｔｈｅｐａｃｋｅｔｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｐａｃｋｅｔｄｒｏｐａｆｔｅｒｓｅｖｅｒａｌｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｓ． ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｏｆＷＳＮｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎａｖｏｉｄａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎ ｔｈｅｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎａｖｏｉｄａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆＷＳＮｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｗｉｎｄｏｗｓｉｚｅａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｑｕｅｕｅｄａｔａａｎｄｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｏｆｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｔｉｍｅｄｅｌａｙａｒｅａｎａ ｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｈｙｂｒｉｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｎｄ ｔｈｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｓｃｈｅｍｅｏｆＷＳＮｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆＷＳＮ ｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙａｒｅｔｅｓｔｅｄａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｅｘａｍｐｌｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｂｅｓｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｔｈａｔｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｒｅａｌｔｉｍｅ