應(yīng)急通信中WSN服務(wù)技術(shù)研究范文

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1節(jié)能技術(shù)

拓?fù)淇刂剖筗SN中隨機(jī)撒布的節(jié)點(diǎn)分布更加合理，能提高網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的效率，并在一定程度上起節(jié)能的作用。但是，WSN中的傳感器節(jié)點(diǎn)處于不同的工作模式時(shí)能耗不同，數(shù)據(jù)傳輸能耗最大，數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)感知能耗次之，而節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)的能耗最低。此外，路由協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)能耗有直接的影響，通過(guò)采用合理高效的分簇路由協(xié)議及數(shù)據(jù)融合機(jī)制，可以減少通信量、通信沖突和傳播時(shí)延，提高能量效率及延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。

1.1數(shù)據(jù)融合WSN網(wǎng)絡(luò)中的傳感器數(shù)量多，分布不均衡，傳感器采集的數(shù)據(jù)往往有一定的冗余度。對(duì)此，可將多個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，從而大大降低網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸量，有效節(jié)約能量。根據(jù)是否基于應(yīng)用數(shù)據(jù)的語(yǔ)義，數(shù)據(jù)融合技術(shù)分為依賴于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合技術(shù)和獨(dú)立于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。前者數(shù)據(jù)融合率高，但需要跨層了解應(yīng)用層數(shù)據(jù)的語(yǔ)義；后者簡(jiǎn)單，保持了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層的獨(dú)立性，但融合效率較低。因此，可考慮結(jié)合這2種數(shù)據(jù)融合技術(shù)。此外，根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的操作級(jí)別，數(shù)據(jù)融合技術(shù)又可分為：數(shù)據(jù)級(jí)融合，如目標(biāo)識(shí)別中的像素融合；特征級(jí)融合，如監(jiān)測(cè)溫度時(shí)，提取溫度范圍；決策級(jí)融合，如在災(zāi)難監(jiān)測(cè)時(shí)，綜合多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否發(fā)生災(zāi)害。

1.2能量意識(shí)的路由協(xié)議WSN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大致分為2種：平面結(jié)構(gòu)和分簇結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)具有抗毀性和可擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。很多路由協(xié)議都是基于平面結(jié)構(gòu)的，如簡(jiǎn)單的泛洪法、閑聊法、DT（directtransmission）協(xié)議等。其中，DT協(xié)議［7］中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)直接與基站通信，能耗大，僅適用于節(jié)點(diǎn)距離基站很近且節(jié)點(diǎn)數(shù)目不多的情況。分簇結(jié)構(gòu)將傳感器節(jié)點(diǎn)劃分為多個(gè)簇，由簇頭對(duì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，減少了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量和節(jié)點(diǎn)間的干擾，也降低了協(xié)議的復(fù)雜性。簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)具有高相似性，通過(guò)在簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，可以大幅減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，提高能量的應(yīng)用效率。分簇結(jié)構(gòu)特別適合于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的WSN。LEACH（low－energyadaptiveclusteringhierar－chy）協(xié)議是較早提出的一種WSN節(jié)能數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，其思想是輪轉(zhuǎn)的方式隨機(jī)選擇簇頭，將能量負(fù)載近似均勻地分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，從而降低網(wǎng)絡(luò)能耗和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。很多節(jié)能路由協(xié)議都運(yùn)用了LEACH協(xié)議的節(jié)能機(jī)制并對(duì)其進(jìn)行了發(fā)展。LEACH協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)成為簇頭的概率與節(jié)點(diǎn)數(shù)、簇頭比例和輪數(shù)有關(guān)，具有一定的隨機(jī)性，但能夠以一定概率保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)在經(jīng)過(guò)特定輪次后成為簇頭，從而均衡了能耗。簇頭為每個(gè)簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)分配工作時(shí)隙，以減少相互間干擾。但LEACH沒(méi)有考慮節(jié)點(diǎn)的分布和剩余能量，剩余能量較少的節(jié)點(diǎn)有可能再次被選為簇頭。另外，LEACH協(xié)議中，簇頭將簇內(nèi)信息直接發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，通信距離遠(yuǎn)，能耗高。一些新的協(xié)議在LEACH的基礎(chǔ)上更全面考慮了如節(jié)點(diǎn)度、距離、剩余能量等因素，從而形成更優(yōu)的分簇結(jié)構(gòu)。例如，LEACH－C協(xié)議的基站在收到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的剩余能量后，計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)的平均能量值，把能量不低于平均能量值的節(jié)點(diǎn)作為候選節(jié)點(diǎn)。該協(xié)議屬于集中式的路由協(xié)議，增加了網(wǎng)絡(luò)中的控制信息的流量，但不適合規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)。CECA算法（coverageandenergyawareclusteringalgo－rithm）在分簇過(guò)程中優(yōu)先選擇鄰居節(jié)點(diǎn)較多且與鄰居節(jié)點(diǎn)間相對(duì)距離較近的節(jié)點(diǎn)充當(dāng)簇頭，同時(shí)還考慮了節(jié)點(diǎn)剩余能量。通過(guò)CECA算法形成的簇，簇頭個(gè)數(shù)和簇的規(guī)模都得到了控制，簇內(nèi)成員和簇頭節(jié)點(diǎn)的通信代價(jià)較小，提高了成簇質(zhì)量，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的壽命。LBMC算法（layerbasedmulti－h(huán)opcluste－ringroutingalgorithm）將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分層，各層以不同的概率選取簇頭，均衡和減少了中繼負(fù)擔(dān)，但分層以及預(yù)設(shè)層不一定符合網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署情況。TEEN協(xié)議的簇形成階段與LEACH協(xié)議相同，但是它設(shè)定了硬、軟2個(gè)門限值。只有當(dāng)傳感器檢測(cè)到的感知數(shù)據(jù)的屬性值或者屬性值差超過(guò)了設(shè)定的門限時(shí)才向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)，從而減少了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。GPSR協(xié)議基于地理位置信息，采用貪婪的方法，每次把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到鄰居節(jié)點(diǎn)中距離目標(biāo)最近的節(jié)點(diǎn)，以節(jié)省能耗。SPIN協(xié)議是以數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)路由協(xié)議，它采用協(xié)商的方法來(lái)減少數(shù)據(jù)的傳遞，具有很好的節(jié)能性。

2QoS保障技術(shù)

2.1服務(wù)區(qū)分機(jī)制

隨著WSN應(yīng)用的不斷深入，其所承載的數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜度都在不斷增加。WSN既要傳輸對(duì)可靠性和實(shí)時(shí)性要求不高的普通文本數(shù)據(jù)，也要傳輸諸如語(yǔ)音、視頻以及命令等對(duì)時(shí)延和可靠性要求高的數(shù)據(jù)。因此，有必要引入服務(wù)區(qū)分機(jī)制，將業(yè)務(wù)分為盡力而為業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和可靠業(yè)務(wù)3類，并根據(jù)它們各自的特點(diǎn)采用不同的處理方式。盡力而為業(yè)務(wù)對(duì)丟包和時(shí)延要求較低，主要針對(duì)普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在傳輸盡力而為業(yè)務(wù)之前要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)聽，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有更高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)需要發(fā)送時(shí)，則退出信道爭(zhēng)用，進(jìn)入等待狀態(tài)，間隔一段時(shí)間后再次進(jìn)行探測(cè)，并當(dāng)探測(cè)次數(shù)超過(guò)預(yù)定門限時(shí)宣告發(fā)送失敗。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，盡力而為業(yè)務(wù)使用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)最“閑”的路徑，而不考慮路徑的時(shí)延或可靠性指標(biāo)。當(dāng)發(fā)送隊(duì)列中存在其他業(yè)務(wù)而當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)不能滿足這些業(yè)務(wù)的服務(wù)要求時(shí)，可通過(guò)暫緩發(fā)送或丟棄盡力而為業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)包來(lái)保證高等級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)性能。實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延敏感，但能容忍一定比例的丟包，主要針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)選擇端到端時(shí)延小于業(yè)務(wù)允許最大時(shí)延的路徑進(jìn)行發(fā)送。中間節(jié)點(diǎn)接收到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包后，需要對(duì)剩余路徑時(shí)延重新判斷，并可以每次都選擇時(shí)延較小的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或搶占信道轉(zhuǎn)發(fā)。可靠性業(yè)務(wù)對(duì)丟包敏感，但可以容忍一定程度的時(shí)延，主要針對(duì)重要數(shù)據(jù)。對(duì)于可靠業(yè)務(wù)，投遞率是最重要的指標(biāo)。可靠性業(yè)務(wù)需要選擇端到端可靠性大于既定可靠性的路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并可采用多路徑轉(zhuǎn)發(fā)策略來(lái)提高可靠性。中間節(jié)點(diǎn)需要對(duì)可靠性進(jìn)行重新計(jì)算，沒(méi)有可靠的路徑時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)包的回溯。此外，還可以采用貪婪的方法，每次都選擇可靠性較高的下一跳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景，還可以對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行更細(xì)致的劃分，以便對(duì)優(yōu)先級(jí)高的業(yè)務(wù)提供更好的保障。例如：449第6期王海濤等：應(yīng)急通信中wsn服務(wù)增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展指揮控制和語(yǔ)音信息業(yè)務(wù)等級(jí)高，視頻業(yè)務(wù)等級(jí)次之，來(lái)自普通用戶的普通數(shù)據(jù)等級(jí)最低。業(yè)務(wù)分類過(guò)細(xì)的缺點(diǎn)是增加了協(xié)議的復(fù)雜度，故應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求、業(yè)務(wù)特點(diǎn)、流量負(fù)載來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)分級(jí)數(shù)。

2.2擁塞控制

WSN中無(wú)線信道不穩(wěn)定，誤碼率較高，并且節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)帶寬較低，不同節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)極易發(fā)生信道競(jìng)爭(zhēng)沖突，特別是當(dāng)異常事件發(fā)生時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)突發(fā)性產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)量，易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生不同程度的擁塞。為了確保數(shù)據(jù)可靠及時(shí)的傳輸，必須對(duì)擁塞進(jìn)行及時(shí)有效的控制。擁塞控制涉及擁塞檢測(cè)、擁塞通告和擁塞避免等機(jī)制。擁塞檢測(cè)可以通過(guò)多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：基于緩沖區(qū)占有情況來(lái)檢測(cè)緩存隊(duì)列長(zhǎng)度是否超過(guò)臨界值，該方法簡(jiǎn)單易行，開銷小；基于數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)間和發(fā)送時(shí)間的差值檢測(cè)來(lái)判斷是否有發(fā)生擁塞的可能或已發(fā)生了擁塞；基于信道負(fù)載檢測(cè)，監(jiān)聽信道是否一直處于忙的狀態(tài)來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)擁塞。擁塞通告是將擁塞信息從擁塞節(jié)點(diǎn)傳給上游節(jié)點(diǎn)或?qū)е聯(lián)砣脑垂?jié)點(diǎn)，從而使源節(jié)點(diǎn)采取有針對(duì)性的控制措施。散布擁塞信息的方法可分為顯式通告和隱式通告。擁塞避免的目標(biāo)是使網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量不能超過(guò)網(wǎng)絡(luò)吞吐量，主要包括基于速率分配的擁塞避免機(jī)制和基于緩存通告的擁塞避免機(jī)制。CODA是一種典型的擁塞控制算法，它在節(jié)點(diǎn)發(fā)送緩存非空時(shí)對(duì)信道進(jìn)行采樣，以及時(shí)檢測(cè)擁塞，并當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生擁塞時(shí)向上游鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送通告消息，接收到該消息的節(jié)點(diǎn)降低發(fā)送速率或采取丟包措施，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況判斷是否將擁塞消息繼續(xù)傳給其上游節(jié)點(diǎn)。CODA算法還提出了閉環(huán)多源調(diào)整機(jī)制，能夠在源節(jié)點(diǎn)發(fā)送速率超過(guò)額定值時(shí)，通過(guò)基站對(duì)源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擁塞控制。

2.3錯(cuò)誤檢測(cè)與恢復(fù)

除網(wǎng)絡(luò)擁塞外，無(wú)線鏈路較高的誤碼率、節(jié)點(diǎn)失效和錯(cuò)誤的路由信息都會(huì)造成WSN中數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)或丟包。為解決此問(wèn)題，可以采用增大源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率或采用數(shù)據(jù)重傳和恢復(fù)機(jī)制。不同于TCP協(xié)議采用基于端到端的數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，WSN通常采用逐跳的數(shù)據(jù)包檢測(cè)，利用鄰居節(jié)點(diǎn)來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)包丟失并盡量在局部區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳，以節(jié)約能量。基于發(fā)送端的數(shù)據(jù)包丟失檢測(cè)中，發(fā)送者基于定時(shí)器超時(shí)機(jī)制，每隔一段時(shí)間沒(méi)有接收到接收者的確認(rèn)消息，就認(rèn)為發(fā)送的數(shù)據(jù)包丟失。基于接收端的數(shù)據(jù)包丟失檢測(cè)中，如果接收者收到的數(shù)據(jù)包亂序，就認(rèn)為有數(shù)據(jù)包丟失。如果能及時(shí)查找到數(shù)據(jù)包丟失的原因，就可及時(shí)加以糾正，以改善網(wǎng)絡(luò)性能。例如，針對(duì)接收節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)溢出導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失，可以降低源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率。如果是因?yàn)樾诺蕾|(zhì)量差而導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失，則可以進(jìn)行數(shù)據(jù)包重傳。數(shù)據(jù)重傳分為端到端和逐跳的重傳：端到端重傳由源節(jié)點(diǎn)來(lái)完成數(shù)據(jù)重傳，而逐跳重傳中，接收到數(shù)據(jù)包丟失的中間節(jié)點(diǎn)檢查自己的緩存區(qū)是否有丟失數(shù)據(jù)包的拷貝，若有，則進(jìn)行重傳，否則把數(shù)據(jù)包丟失消息繼續(xù)傳輸?shù)缴嫌喂?jié)點(diǎn)。端到端的重傳需要更長(zhǎng)的傳輸距離，而逐跳重傳需要在中間節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，如果對(duì)每一個(gè)丟失的普通包都進(jìn)行重傳，能耗就比較高。由于WSN中的節(jié)點(diǎn)和信息存在冗余，丟失的普通包的信息還可利用其他節(jié)點(diǎn)的信息得到，可只對(duì)重要的數(shù)據(jù)包進(jìn)行重傳。

2.4QoS路由協(xié)議

QoS路由的任務(wù)是為一次連接尋找一條擁有足夠資源且滿足QoS要求的可行路徑。它有2個(gè)基本功能：搜集并更新網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息和根據(jù)搜集的信息計(jì)算滿足服務(wù)約束條件的可行路徑。與無(wú)連接的盡力而為路由不同，QoS路由通常是面向連接的，需要預(yù)留資源。WSN中的QoS路由協(xié)議在節(jié)能路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，還應(yīng)能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化，并且算法具有快速收斂性。SAR（sequentialassignmentrouting）協(xié)議［22］創(chuàng)建多棵樹，每棵樹的樹根都是匯聚節(jié)點(diǎn)的一跳鄰居。在算法的初始階段，從根節(jié)點(diǎn)開始，不斷吸收新的節(jié)點(diǎn)加入樹。在樹的延伸過(guò)程中，盡量避開那些服務(wù)能力不好以及能量消耗較多的節(jié)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，一些樹可能由于中間節(jié)點(diǎn)能量耗盡而斷開，也可能有新的節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)而使拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此，匯聚節(jié)點(diǎn)周期性發(fā)起“重新建立路徑”的命令，以保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和服務(wù)質(zhì)量。SAR協(xié)議的缺點(diǎn)是路由冗余高，計(jì)算、維護(hù)與存儲(chǔ)路由開銷較大。SPEED協(xié)議是WSN中的一種實(shí)時(shí)路由協(xié)議，能在一定程度保證端到端的傳輸速率和負(fù)載平衡。SPEED協(xié)議首先交換節(jié)點(diǎn)的傳輸延遲，以得到網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況；然后節(jié)點(diǎn)利用局部地理位置信息和傳輸速率信息做出路由決定。此外，節(jié)點(diǎn)還通過(guò)反向壓力路由變更機(jī)制避開開銷過(guò)大的鏈路和路由空洞。但是SPEED協(xié)議沒(méi)有考慮業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，不能很好地滿足實(shí)時(shí)性要求。為了減少網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲和提高傳輸可靠性，可以適時(shí)采用多路徑路由。多路徑路由分為2類：1）對(duì)單路徑路由的擴(kuò)展，在路由發(fā)現(xiàn)時(shí)，記錄多條路由作為當(dāng)前路由的備份，若當(dāng)前活動(dòng)路由失效，則從備份路由中選擇一條路由繼續(xù)發(fā)送，不需要重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程；2）并行傳輸?shù)亩鄰铰酚桑诙鄺l路徑間根據(jù)資源、延遲、跳數(shù)等因素，合理分配資源，達(dá)到快速傳輸數(shù)據(jù)的目的。例如，能量意識(shí)的多路徑路由（EAMR）［24］在源節(jié)點(diǎn)間建立多條路徑，把數(shù)據(jù)分成多個(gè)部分在這些路徑上并發(fā)傳輸，在均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的同時(shí)改善了投遞率以及容錯(cuò)性能。可靠多路徑數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（ReInForM）路由中，從源節(jié)點(diǎn)開始，根據(jù)信道質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸可靠性以及到匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，確定需要的傳輸路徑數(shù)目以及相應(yīng)的下一跳節(jié)點(diǎn)。鄰居節(jié)點(diǎn)在接收到源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，重復(fù)上述源節(jié)點(diǎn)的選路過(guò)程。

3信息擺渡機(jī)制

為了提高WSN的數(shù)據(jù)傳輸可靠性和減少傳輸時(shí)延，可以在網(wǎng)絡(luò)中部署一種稱為“擺渡節(jié)點(diǎn)”的特殊節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)分割或者為了提供更好的服務(wù)時(shí)，它們可以按需移動(dòng)到指定區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，這一過(guò)程稱為信息擺渡。信息擺渡機(jī)制非常適合WSN中出現(xiàn)分區(qū)或節(jié)點(diǎn)密度稀疏的情況，是一種非常適用于應(yīng)急通信場(chǎng)合的WSN服務(wù)增強(qiáng)方法。擺渡節(jié)點(diǎn)（簡(jiǎn)稱F節(jié)點(diǎn)）可以按需移動(dòng)或沿特定軌跡移動(dòng)的方式工作。假設(shè)傳感節(jié)點(diǎn)A、B之間不能直接通信，而A需向B發(fā)送信息。第一種方式中，A先向F發(fā)送請(qǐng)求，F(xiàn)則向其運(yùn)動(dòng)，期間，A可以向F發(fā)送位置更新消息，F(xiàn)接受到A的信息后，向目的移動(dòng)并將信息轉(zhuǎn)發(fā)，之后再回到原地待命。第二種方式中，當(dāng)F沿固定軌跡運(yùn)動(dòng)至A時(shí)，A將信息發(fā)送給F，F(xiàn)繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)它移動(dòng)到B的附近后再將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。此外，還可以采取兩者結(jié)合的方式，即F沿特定軌跡移動(dòng)，但在接收到服務(wù)請(qǐng)求后可以離開原軌跡，在完成信息擺渡后，再回到原軌跡繼續(xù)移動(dòng)。有的協(xié)議采用多分區(qū)的方式來(lái)增強(qiáng)信息擺渡。每個(gè)分區(qū)部署一個(gè)擺渡節(jié)點(diǎn)，使其負(fù)責(zé)各自的分區(qū)。每個(gè)擺渡節(jié)點(diǎn)的工作量降低，而且擺渡信息的時(shí)間減少，加快了信息的轉(zhuǎn)發(fā)速度。此外，多個(gè)擺渡節(jié)點(diǎn)間可以相互合作，交換發(fā)往對(duì)方區(qū)域的信息，從而增強(qiáng)跨區(qū)域的信息傳輸效率。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，節(jié)點(diǎn)的主動(dòng)移動(dòng)也可以維持網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性和連通性，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能和減少能耗。但是，信息擺渡機(jī)制需要額外的擺渡節(jié)點(diǎn)，增加了網(wǎng)絡(luò)部署成本和控制開銷。現(xiàn)有WSN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議假定網(wǎng)絡(luò)中只存在一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，一旦匯聚節(jié)點(diǎn)因環(huán)境因素或人為因素而失效，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將癱瘓。另外，只存在一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)也易造成網(wǎng)絡(luò)流量和能耗不均衡。基于信息擺渡的思想，允許匯聚節(jié)點(diǎn)移動(dòng)或部署多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，可較好地解決上述問(wèn)題。但是，存在多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)時(shí)，如何構(gòu)建優(yōu)化的路由以及匯聚節(jié)點(diǎn)之間如何合作是需要考慮的問(wèn)題。

4結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境惡劣且復(fù)雜，對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)的設(shè)計(jì)和部署提出了更高的要求。為了增強(qiáng)應(yīng)急通信中WSN的服務(wù)性能和生存能力，必須借助于切實(shí)可行的技術(shù)手段。當(dāng)前，許多學(xué)者從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂啤⒐?jié)能技術(shù)、QoS路由和信息擺渡機(jī)制等角度來(lái)改善WSN的服務(wù)能力。對(duì)該領(lǐng)域當(dāng)前的研究成果進(jìn)行比較分析中不難看出：1）上述技術(shù)手段各有所長(zhǎng)，并且大都針對(duì)特定的問(wèn)題；2）它們之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性和互補(bǔ)性，很多場(chǎng)合下應(yīng)綜合利用這些技術(shù)手段來(lái)充分利用稀缺的網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)一步增強(qiáng)應(yīng)急通信場(chǎng)合下WSN的服務(wù)能力。今后，除了進(jìn)一步考慮研究上述技術(shù)手段的整合集成外，還需要加強(qiáng)WSN的容錯(cuò)、容侵和自動(dòng)恢復(fù)能力。另外，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境加以應(yīng)用來(lái)評(píng)價(jià)上述服務(wù)增強(qiáng)技術(shù)的實(shí)際效能，并依據(jù)評(píng)判結(jié)果對(duì)原有的協(xié)議和算法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

作者：王海濤李建州鄒珊?jiǎn)挝唬航夥跑娎砉ご髮W(xué)信息管理中心