多源協(xié)作網(wǎng)絡中多數(shù)據(jù)包聚合協(xié)作研究

摘 要 本文簡要介紹了多源協(xié)作網(wǎng)絡模型和多源協(xié)作網(wǎng)絡中多數(shù)據(jù)包聚合策略，總結了該研究領域的研究成果，探討了存在的問題和今后發(fā)展的方向。

關鍵詞 多源協(xié)作網(wǎng)絡;包聚合;無線傳感網(wǎng)

1簡介

無線傳感網(wǎng)是一種特殊的Ad-hoc網(wǎng)絡，網(wǎng)絡靈活易變、節(jié)點易于接入，因此被廣泛應用于智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、航天、醫(yī)療、軍事等各個行業(yè)[1]。無線傳感網(wǎng)由多個無線傳感器節(jié)點組成，節(jié)點通過無線通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸，因此數(shù)據(jù)傳輸可靠性十分重要。協(xié)作通信致力于提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸可靠性，一直都是無線通信領域的研究熱點。其中，選擇協(xié)作具備低復雜度、高可靠性特點，更是備受關注[2]。近年來的研究表明利用包聚合思想實現(xiàn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)不僅可以保證系統(tǒng)的傳輸性能，還能減少時隙數(shù)，提高系統(tǒng)頻譜利用率。

2多源協(xié)作網(wǎng)絡模型

多源協(xié)作網(wǎng)絡是一類在日常生活中應用比較廣泛的無線傳感網(wǎng)絡，多源協(xié)作網(wǎng)絡中各源節(jié)點與目標節(jié)點之間進行數(shù)據(jù)傳輸，源節(jié)點與目標節(jié)點之間是多對1或者1對1的關系。在該網(wǎng)絡中無須安排專門的中繼節(jié)點，各源節(jié)點兼職中繼節(jié)點，相互協(xié)作[4]。根據(jù)目標節(jié)點和中繼節(jié)點個數(shù)不同和、多源協(xié)作網(wǎng)絡有以下4種：

2.1 多源單目標協(xié)作網(wǎng)絡

該模型中有個源節(jié)點，1個目標節(jié)點，所有源節(jié)點都向目標節(jié)發(fā)送數(shù)據(jù)，各源節(jié)點相互協(xié)作。

2.2 多源多目標協(xié)作網(wǎng)絡

該模型中有個源節(jié)點，個目標節(jié)點（），每個目標節(jié)點對應1個或多個源節(jié)點，具有相同目標節(jié)點的源節(jié)點相互協(xié)作。

2.3 多源單中繼協(xié)作網(wǎng)絡

該模型中有個源節(jié)點，1個目標節(jié)點， 1個中繼節(jié)點，中繼節(jié)點的職能是協(xié)助源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

2.4 多源多中繼協(xié)作網(wǎng)絡

該模型中有個源節(jié)點，個目標節(jié)點（），個中繼節(jié)點，所有中繼節(jié)點都可以協(xié)助源節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。

3多源協(xié)作網(wǎng)絡中的包聚合技術

在多源網(wǎng)絡中，節(jié)點采集溫度、濕度、大氣壓等信息形成小數(shù)據(jù)包。鑒于數(shù)據(jù)包很小，在協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)階段引入包聚合技術，但是該工作尚處于起步階段，研究成果較少。文獻[5]提出多種數(shù)據(jù)包選擇策略算法，但該算法基于全局信息，復雜度較高，推廣存在局限性。文獻[6]對多源單目標協(xié)作網(wǎng)絡和多源多目標協(xié)作網(wǎng)絡進行研究，通過關聯(lián)矩陣將多源多目標網(wǎng)絡分解為多個多源單目標協(xié)作網(wǎng)絡，并進行包聚合協(xié)作通信，簡化了網(wǎng)絡模型，提高了數(shù)據(jù)傳輸可靠性;除此之外，該文獻還研究了分布式網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包聚合選擇策略，提出了3種基于目標導向的數(shù)據(jù)包選擇策略，使系統(tǒng)單方面性能最優(yōu)。文獻[7]提出了在不同反饋類型下的中繼轉(zhuǎn)發(fā)與包聚合策略，并證明了所提策略對系統(tǒng)性能的提升要優(yōu)于簡單的中繼轉(zhuǎn)發(fā)。

4結束語

多源協(xié)作網(wǎng)絡在日常生活中應用尤為廣泛，具有很高的研究價值。已有研究表明，多源協(xié)作網(wǎng)絡中多數(shù)據(jù)包聚合策略能有效改善網(wǎng)絡性能，但針對聚合數(shù)據(jù)包選擇策略研究較少，現(xiàn)有的研究要么通過復雜的算法來選擇數(shù)據(jù)包，導致系統(tǒng)高時延，對硬件性能要求高，要么算法過于簡單，對系統(tǒng)性能提升一般，如何在兩者之間找到一個平衡點，有待繼續(xù)探索。

參考文獻

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[2] 王恒，趙曉瑞，李敏. 一種基于ARQ的最優(yōu)中繼動態(tài)選擇協(xié)作方法[J]. 電子科技大學學報，2017（5）：673-678.

[3] Yasuda Y，Nakamura R，Ohsaki H. A Probabilistic Interest Packet Aggregation for Content-Centric Networking[C].Proc. of 2018 IEEE 42nd Annual Computer Software and Applications Conference. Tokyo，Japan：IEEE Computer Society，2018：783-788.

[4] Beres E，Adve R. Selection cooperation in multi-source cooperative networks[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications，2008，7（1）：118-127.

[5] Girs S，Willig A，Uhlemann E，et al. Scheduling for source relaying with packet aggregation in industrial wireless networks[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics，2016，12（5）：1855-1864.

[6] 王平山. 基于包聚合的無線傳感網(wǎng)的選擇協(xié)作方法研究[D].重慶：重慶郵電大學，2019.

[7] Girs S，Willig A，Uhlemann E，et al. On the role of feedback for industrial wireless networks using relaying and packet aggregation[C].In Proceedings of the 2014 IEEE International Conference on Industrial Technology. Busan：IEEE Press，2014：743-748.

作者簡介

王平山（1994-），男，重慶人;學歷： 碩士，職稱：助教，現(xiàn)就職單位：重慶科創(chuàng)職業(yè)學院，研究方向：協(xié)作通信、軟件技術。