基于滑模变结构的WSNs跨层拥塞控制算法.pdf

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1、132传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第1l期DOI：10．13873／J．1000--9787(2014)11-0132-03基于滑模变结构的WSNs跨层拥塞控制算法陈树，王夫栋(江南大学物联网工程学院。江苏无锡214122)摘要：针对具有传输控制协议(TCP)传输机制的无线传感器网络(WSNs)节点拥塞问题，在传输层的基础上结合物理层的信噪比(SNR)参数来估计信道状况，不断调整传输模型，实现跨层控制。此跨层方法改变了以往

2、的单层拥塞控制方法，充分利用了WSNs层与层的协作关系，并用基于自适应趋近律的离散滑模控制结构模型作为控制器，过程简单且易于实现。仿真结果表明：该跨层拥塞控制方法具有响应速度快、延迟小、鲁棒性好等特点。关键词：无线传感器网络；跨层拥塞控制；滑模控制；趋近律中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000--9787(2014)11-0132-03WSNscross-layercongestioncontrolalgorithmbasedonsli

3、di

4、ng~modevariablestruct

5、ureCHENShu，WANGFu—dong(SchoolofloTEngineering，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Aimingatwirelesssensornetworks(WSNs)nodecongestionproblemofTCPtransmissionmechanism，onthebasisoftransmissionlayer，combinewithSNRparameterofphysicallayertoestimate

6、channelcondition，andconstantlyadjusttransmissionmodel，implementcross—layercontro1．Thiscross—layermethodmakesfullusecollaborationrelationshipbetweenlayersofWSNswhichchangestheprevioussinglelayercongestioncontrolmethod，usediscreteslidingmodecontrolstructu

7、remodelcontrolbasedonselfadaptivereaching—lawascontroller，whichissimpleandeasytoimplement．Simulationresultsshowthatthecross—layercongestioncontrolmethodhascharacteristicsoffastresponsespeed，smalldelay，goodrobustness．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)

8、；cross—layercongestioncontrol；slidingmodecontrol；reaching·law0引言算法不能准确地分配速率。文献[5]利用跨层拥塞控制的无线传感器网络(WSNs)是一种无基础设施的网络，设计思想，采用滑模变结构提出了对网络层和链路层同时由传感器节点以自组织形式构成，实现信号感知、数据采集进行拥塞控制的算法。文献[6]提出利用拥塞算法与和传输。由于WSNs节点分布密集、信道链路的的竞争和MAC层信道接入机制相结合，检测缓存利用率以改变竞争资源受限等特性，使得W

9、SNs容易出现拥塞，严重影响网络窗口的大小来调整信道的接入优先级。的服务质量和生存周期，因此，拥塞控制成为WSNs的关键本文根据WSNs特性，充分利用无线信道物理特性中技术之一。WSNs拥塞可以分为多个层次，其中之一就是的信噪比(SNR)，将其应用到节点传输层传输控制协议节点级的拥塞，即节点需要发送的分组流量超过节点的发(TCP)模型中，不断实时更新传输模型，实现了跨层控制，送能力，导致缓存溢出造成数据分组的丢失和网络排队延解决了传统的单独对各个层次进行优化和设计的弊端；同迟的增加”1。时结合WSNs

10、应用的特殊性，要求网络延迟小、响应快、数近年来，研究人员针对WSNs应用提出了一些相关的据具有实时l生等特点，本文采用滑模控制结构作为传输模解决节点拥塞的办法。文献[2—4]提出的机制是基于缓型的控制器，由于滑动模态可以进行设计且与对象参数变冲区或信道使用情况，通过对节点发送速率或数据流量的化和扰动无关，这就使得变结构控制具有快速响应、对参数调节对节点拥塞进行控制，但是这种基于速率的拥塞控制变化和扰动不灵敏、无需系统在线辨识等优点，所以，本收稿日期：20