5.2.1　无线传感器网络传输层关键问题

在无线传感器网络中，传输层负责给应用提供可靠、透明的数据传输服务。评价一个协议的好坏也应该从这方面入手，下面就简要介绍评价传输层协议好坏的几个关键问题。

1. 拥塞控制

在无线传感器网络中，当节点收到数据包的速率大于它所能处理的速率时，就会产生拥塞，拥塞可能会造成数据包的丢失或者延迟，甚至可能导致整个网络瘫痪，因此有效地进行拥塞检测和控制是无线传感器网络传输协议的第一要素。

造成无线传感器网络拥塞的原因有很多，如节点收到数据过多过快、处理能力有限、冗余数据太多、缓存区太小等，而无线传感器网络的汇聚特性更是加剧了Sink节点附近网络的拥塞，因此快速检测并控制拥塞就变得非常有意义。考虑到无线传感器网络节点的规模，无线传感器网络中传输的数据包数量非常庞大，在拥塞控制的同时必须考虑实时应用的响应时间要求，反馈信息的信息比特越少越好，以节省带宽和降低能耗。

2. 丢包恢复

无线传感器网络的一个重要指标就是可靠性的保证。在无线传感器网络中，节点将检测到的数据发送给Sink节点，在此过程中要经历许多跳中继节点，因此就会不可避免地出现数据包的丢失，数据包的丢失会降低数据的可靠性，使Sink节点最终收不到数据包，为了使数据包能够安全可靠地到达目的节点，丢包恢复是非常重要的。

根据前面的讨论，有两种方式可以处理丢包恢复：一种是端到端的丢包恢复，如TCP协议；另外一种就是逐跳的丢包恢复。在无线传感器网络中，端到端的丢包恢复明显不适合，原因如下。

（1）如果在无线传感器网络中采用端到端的传输和丢包恢复，需要追踪整条链路的路径，传输时延大，而且能量消耗也非常大，明显不适用于对实时性要求高的无线传感器网络。

（2）在反馈过程中，反馈控制消息需要经过所有中间节点，在此过程中还需要维护每个节点的路径信息，而这些工作在逐跳网络中是不必要的，而且浪费能量。

因此，从能量角度和传输时延考虑，PSFQ协议采用了逐跳丢包恢复机制，可最大限度地保证无线传感器网络的性能。

3. 优先级策略

在无线传感器网络中，节点所在地理位置不同，检测到的事件也就不同，检测到数据的重要性也不同。例如，火灾必须马上报告，其数据必须首先被传输到Sink节点，而监测天气之类的数据只要保证一段时间内有更新就可以了，因此，必须根据数据重要性的不同规定它们的优先级。

在无线传感器网络中，优先级的实现一般采用的方法是在传输层的数据包头中加入优先级位，无线传感器网络中依据数据包头中所加的优先级位的优先程度来处理事件，这样可以更好地保证重要事件被优先传送，确保网络的主要功能能够实现。在无线传感器网络中，优先级也可以被分为两类。

（1）基于事件的优先级：在不同的源节点采集不同的数据时，这些数据本身就有不同的优先级，如战场数据优先级高，因此在数据包中这种事件要被标成紧急事件，实现方法是在数据包头填充优先级变量，变量值越大证明这个数据包应该先被处理。

（2）基于节点的优先级：节点类型不同，所在的位置不同，节点的优先级也不同，例如，Sink节点附近的节点由于容易发生拥塞，应该给予这些节点发送的数据包比较高的优先级。