基于异构比特速率的无线传感器网络拥塞控制技术.pdf

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1、2015年第34卷第11期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)23DOI：10．13873／J．1000--9787(2015)11--0023--03基于异构比特速率的无线传感器网络拥塞控制技术骆坚，席望，谢鲲(湖南大学信息科学与工程学院。湖南长沙410082)摘要：针对多跳汇聚无线传感器网络漏斗效应引起的拥塞和能耗问题，提出基于异构比特速率的无线传感器网络拥塞控制技术，通过增大漏斗区域转发节点的比特速率来提高处理能力。为实现异构比特速率传输，在硬件

2、上设计了基于ATmega128微处理器和CCll00射频芯片的传感器节点，支持多种比特速率通信；在软件上改进了TinyOS系统组件，实现比特速率动态切换。通过实际部署的传感器网络实验表明：在趋于饱和的流量下有效缓解了网络拥塞，吞吐量提高了18．6％。关键词：无线传感器网络；拥塞控制；异构比特速率；TinyOS中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000--9787(2015)11--0023--03Heter0gene0us—bit·ratebasedcongestioncontroltechn

3、ologyforwirelesssensornetworksLUOJian，XIWang，XIEKun(CollegeofInformationScienceandEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Aimingatproblemofcongestionandenergyconsumptioncausedbyfunnelingeffectofmulti—hopaggregationwirelesssensornetworks(

4、WSNs)，proposeheterogeneous—bit—rate—basedWSNscongestioncontroltechnology，byincreasingbit-rateoftransmittingnodeinfunnelregiontoimproveprocessingability．Toimplementheterogeneous—bit—ratetransmission，sensornodecomposedbyATmega128microprocessorandCCllO0RFchi

5、pisdesigned，andsupportmultibit—ratecommunications；improvecomponentofTinyOSinsoftwaretoconvertbit—ratesdynamically．Theexperimentalresultsbasedonrealenvironmentshowsthatnetworkcongestionisrelievedeffectivelywhileflowgetssaturated．andtheoverallthroughputisim

6、proved18．6％．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；congestioncontrol；heterogeneous—bit—rate；TinyOS0引言式，逐跳增大Sink节点附近高流量转发节点的发送比特速多跳汇聚的无线传感器网络(WSNs)中，数据多对一率，使节点的比特速率与流量匹配，降低高流量区域的节点传输至Sink节点，形成漏斗效应。在漏斗区域中，随流级拥塞。针对现有传感器节点比特速率单一性，设计了基量增加，包间隔时间(数据包相继到达MAC层的时间间于

7、ATmega128微处理器和CCll00射频芯片的传感器节隔)减小，包处理时间(数据包从到达MAC层到转发完点，改进了TinyOS系统组件，实现多种比特速率在数据收毕之间的时间间隔)增大，超过转发节点的处理能力，发时动态切换。在真实环境下进行了实验测量，结果表明：加重了节点级拥塞]，造成包延时和重传，降低了Sink节该网络能够有效缓解网络拥塞，提高了网络吞吐量。点的吞吐量，增加了漏斗区域的能量开销，缩短了网络的生1问题描述存周期。无线传感器网络一般为同构比特速率，即所有节点配现有研究针对漏斗效应采用源流量

8、控制。、网络层置为相同的比特速率，如图l(a)所示，源节点1，2与转发均衡、MAC层调度⋯，以及强功能节点部署⋯等方法节点3采用相同比特速率，节点3对数据包接收和转发需缓解能耗和拥塞，但对节点计算能力要求较高，降低了通信要相同的处理时间，包间隔时间小于节点1，2，包服务时间效率，或需要额外的通信硬件进行特定部署。大于节点1，2。因此，转发节点对数据包处理的时间要大本文提出异构比特速率(heterogeneous—bit—rat