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1．4 算法的分析與實現(xiàn)
??? 在這里以雙重身份節(jié)點m(節(jié)點m既可以看作下游節(jié)點，也可以看作上游節(jié)點)作為主要考慮節(jié)點，首先當(dāng)節(jié)點m作為上游節(jié)點時，向其自己的上游節(jié)點發(fā)送消息，然后根據(jù)上游節(jié)點集反饋回來的消息來計算節(jié)點相對信息熵的大小，根據(jù)計算出來的節(jié)點相對信息熵的大小來決定其分配的發(fā)送數(shù)據(jù)窗的大小。其中消息主要包含發(fā)送節(jié)點的id、各數(shù)據(jù)包的信息量大小以及統(tǒng)計特性等信息。具體的擁塞避免算法實現(xiàn)過程如下：
??? (1)如果節(jié)點m發(fā)送數(shù)據(jù)窗SDWm>0且當(dāng)前信道可用，則節(jié)點m根據(jù)其收到的下游節(jié)點發(fā)送的廣播消息來決定發(fā)送自己的數(shù)據(jù)窗大小；
??? (2)否則節(jié)點m發(fā)送數(shù)據(jù)窗SDWm=0，然后向其上游節(jié)點集發(fā)送消息；
??? (3)如果僅作為上游節(jié)點u的發(fā)送數(shù)據(jù)窗SDWm>0，則上游節(jié)點u退出上游節(jié)點集，此時上游節(jié)點u不響應(yīng)下游節(jié)點d發(fā)送的，也不發(fā)送消息；
??? (4)如果僅作為上游節(jié)點u發(fā)送數(shù)據(jù)窗SDWm=0，上游節(jié)點集則向下游節(jié)點發(fā)送消息(req>；
??? (5)下游節(jié)點m收到消息開始計算節(jié)點相對信息熵的大小；
??? (6)根據(jù)計算得到節(jié)點相對信息熵的大小向上游節(jié)點集廣播消息，通知上游節(jié)點u各自發(fā)送數(shù)據(jù)窗的大小，然后上游節(jié)點u根據(jù)收到的發(fā)送數(shù)據(jù)窗的大小來決定向下游節(jié)點發(fā)送一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包，其中廣播消息主要包括發(fā)送節(jié)點id及相應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)窗的大小，且各發(fā)送數(shù)據(jù)包的大小之和小于本地可用緩沖區(qū)間。
??? 在上述過程中，若上游節(jié)點u當(dāng)前的發(fā)生數(shù)據(jù)窗大于0，則不響應(yīng)下游節(jié)點d發(fā)送的，也不發(fā)送消息，此時下游節(jié)點d不為上游節(jié)點u重新分配發(fā)送數(shù)據(jù)窗；若上游節(jié)點u完成了當(dāng)前的發(fā)生數(shù)據(jù)窗，則等待下游節(jié)點d發(fā)送下一個消息。因此每個上游節(jié)點只有在收到消息和之后的之間發(fā)送數(shù)據(jù)包，可得知下游節(jié)點d處不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)擁塞，整個網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點擁塞因此而避免發(fā)生。

2 實驗仿真
??? 為了驗證本文所提出的避免節(jié)點擁塞機制的性能，選取經(jīng)典的CODA算法作比較。現(xiàn)假設(shè)本文的仿真實驗環(huán)境設(shè)置如下：
??? (1)選取200個節(jié)點隨機部署在600×600的正方形區(qū)域內(nèi)，基站選擇在該區(qū)域邊界上；
??? (2)節(jié)點的位置是固定的，且節(jié)點之間的通信半徑R=50，網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)置為1 Mb／s；
??? (3)信道質(zhì)量相對可靠，可忽略信道對誤碼率的影響，源節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包大小相同，且報文的產(chǎn)生率為每單位時間10個數(shù)據(jù)包，節(jié)點可用最大緩沖區(qū)間為15個數(shù)據(jù)包。

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圖3描述了仿真過程中的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲。從圖中可以看出，CODA下的網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲(每個到達基站的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中停留的時間)得到了一定的控制，而本文由于采用了基于發(fā)送數(shù)據(jù)窗的擁塞避免機制，降低了數(shù)據(jù)包在緩沖區(qū)內(nèi)的平均等待時間，減少了在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲。

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??? 圖4表示了對網(wǎng)絡(luò)平均丟包率的比較。由于仿真環(huán)境假設(shè)信道質(zhì)量相對可靠，不會對網(wǎng)絡(luò)平均丟包率造成影響，因此，這里的數(shù)據(jù)包的丟失主要是由網(wǎng)絡(luò)的擁塞引起的。從圖中可以看出，CODA的網(wǎng)絡(luò)平均丟包率比本文的平均丟包率高。由于CODA采取了調(diào)節(jié)局部擁塞的節(jié)點，則在第120 s左右網(wǎng)絡(luò)平均丟包率趨于穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)平均丟包率幾乎為0，但并不能保證在有突發(fā)數(shù)據(jù)流出現(xiàn)時隨著時間的推移還會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平均丟包率增大的現(xiàn)象。而本文的算法完全是采用的節(jié)點避免策略，因此在整個網(wǎng)絡(luò)生命周期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)的平均丟包率幾乎為0。

??? 圖5主要從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗上進行比較。由于CODA下的數(shù)據(jù)包傳輸跳數(shù)較少，進而轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的次數(shù)也會減少，所以CODA的能耗相對較低一些。本文的算法雖然增加了傳輸跳數(shù)和節(jié)點之間的通信次數(shù)，但卻減少了由于沖突和擁塞帶來的能量浪費，進而有效地提高了能源的利用率。從圖5中可以看出，本文的算法比CODA的能量消耗相對多些，但這對于處理突發(fā)的緊急事件卻起著重要的作用，這樣即使多消耗了
一點能量，卻可以避免災(zāi)難性后果的發(fā)生。

3 結(jié)語
??? 本文在現(xiàn)有節(jié)點擁塞控制的基礎(chǔ)上提出了基于信息熵的節(jié)點擁塞避免機制。仿真測試表明，該算法更適合于突發(fā)情況下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點。算法使用的基于信息熵的擁塞避免策略，可以有效地避免節(jié)點產(chǎn)生擁塞，從而減少了網(wǎng)絡(luò)的平均丟包率，降低了網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲，這對于處理突發(fā)緊急的事件是非常重要的，由于節(jié)點不需要時刻監(jiān)測信道狀態(tài)，因此只有在有突發(fā)事件發(fā)生時，才會消耗大量能量。總的來說，本文的算法是比較合理的。

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