第九章、服务质量保证教材课程.ppt

可靠数据传输 造成数据包丢失的原因主要有三个方面： 无线传感器网络所使用的无线信道较之有线链路有更大的不稳定性以及更高的误码率， 很容易受到周围环境噪声的影响造成数据包的丢失。另外在无线传感器网络中，传感器节点的布撒密度非常高，不同节点在发送数据时极易发生信道竞争冲突以及碰撞造成数据包丢失。 当无线传感器网络中发生拥塞时，拥塞节点缓冲区溢出造成数据包丢失。接收节点因为数据包到达过快来不及处理造成数据包丢失。 差错避免可靠传输 ACK确认重传机制 数据包冗余传输机制 多路径传输机制 FEC前向纠错码机制 单分组传递：ReInForm路由 ReInForm方法是基于在多条路径上发送数据包的多个拷贝来提高数据包传输可靠性。 从数据源节点开始，根据数据传输可靠性、信道质量以及传感器节点到汇聚节点的跳数，确定需要的传输路径数目，以及下一跳节点数目和相应的节点。 邻居节点在接收到数据源节点的数据后，将自己视作数据源节点，重复上述数据源节点的选路过程。实现满足可靠要求的数据传输。 图 10?10ReInform所需传送概率为70%时数据转发举例。(A)图是源节点在链路差错率为0时传递1个数据包；(B)图是源节点在链路差错率为0时传递10个数据包；(C)是源节点在链路差错率为30%时传递1个数据包(D)是源节点在链路差错率为30%时发送10个单分组 图 10?11洪泛、单路径转发以及40%、70%可靠性要求的多路径转发在链路出错率增加时所能保证的可靠性比较 图 10?12洪泛、单路径转发以及40%、70%可靠性要求的多路径转发在链路出错率增加时为保证可靠性所引发的开销 数据块传输:RMST 无线传感器网络中，有时需要传输大量的数据。比如在传送图像、声音等数据时，或者当网络需要重新配置，基站将新的代码发送至节点。 相对于单数据包的可靠性传输，保证数据块传输的可靠性机制有很大的不同。 数据块传输:RMST Fred Stann等人认为在无线传感器网络中，无线链路不稳定及易受干扰的特点是造成网络传输不可靠的主要原因. 除了在物理层实现高效的纠错码之外，如何在MAC层、传输层以及应用层提供可靠性是实现可靠传输的重要保证。 在MAC层实现可靠性保证的重要性体现在，它除了能为传输层提供跳段之间的错误恢复之外，还是实现路由发现及维持的保证。 数据块传输:RMST 图10- 13每跳链路出错率为10%，数据传输 40跳时，传输成功概率 数据块传输:RMST 图10-14数据传输6跳时，传输成功概率比较 数据块传输:RMST 802.11中提供了数据包分片与重组的方法，但是并没有提供传输可靠性保证。 而传统有线网络中的传输层TCP协议提供的传输可靠保证主要是为解决网络拥塞问题而提出的，并不适用于无线网络。 RMST提出了两种传输层可靠性保证方法:端到端选择请求NACK和跳段之间选择请求NACK。 数据块传输:RMST 端到端选择请求NACK是当基站节点发现接收的数据包有丢失或损坏时，沿着基站到源节点的反向增强路径发送重传请求。当重传请求到达源节点后，源节点将重传所需数据。端到端选择请求NACK方法只需在基站和源节点缓存数据，中间节点无需缓存数据。 跳段选择请求NACK方法是在路由路径上的每个节点都缓存数据，当节点发现有数据包丢或损坏时直接向其上一跳节点发送重传请求。 拥塞控制 无线传感器网络大部分时间都处于零负载或轻负载，只有在异常事件发生时，网络中才会突发性的产生较大的数据量。这些数据非常重要，需要在不影响系统性能的前提下可靠的传送给基站。但是这种突发性的大数据量传输很容易导网络不同程度拥塞的发生。 网络吞吐量随源速率的增加而减小. 节点数量越大，实际吞吐量减少的越大. CODA拥塞控制方案 拥塞场景 : 节点密集分布的网络中，当有异常事件发生时，源节点会突 发性产生大量数据。在源节点附近(几跳范围内)形成持续拥塞区 域。 (2)在节点分布稀疏并且源节点数据发送速率较低的网络中，不会在 源节点附近产生持续的拥塞，而可能在远离源节点的网络区域中任 意位置产生短暂的拥塞。 (3)在节点分布稀疏并且源节点数据发送速率较高的网络中，有可能 在网络区域的任意位置发生短暂或持续的拥塞。 CODA拥塞控制方案 1. 基于接收者的拥塞检测； 2. 开环跳段反向压力信标机制(open-loop hop-by-hop backpressure)； 3. 闭环多源调整机制(closed-loop multi-source regulation) 。 CODA拥塞控制方案--拥塞检测 CODA将节点缓冲区管理方法与链路负载监测方法二者相结合，提出了一个能量高效基于接收者的拥塞检测方法。 在CODA中，只有当节点缓冲区队列不为空时，才启动链路负