多源协作网络中多数据包聚合协作研究

摘 要 本文简要介绍了多源协作网络模型和多源协作网络中多数据包聚合策略，总结了该研究领域的研究成果，探讨了存在的问题和今后发展的方向。

关键词 多源协作网络;包聚合;无线传感网

1简介

无线传感网是一种特殊的Ad-hoc网络，网络灵活易变、节点易于接入，因此被广泛应用于智能家居、智慧农业、航天、医疗、军事等各个行业[1]。无线传感网由多个无线传感器节点组成，节点通过无线通信方式进行数据传输，因此数据传输可靠性十分重要。协作通信致力于提高系统数据传输可靠性，一直都是无线通信领域的研究热点。其中，选择协作具备低复杂度、高可靠性特点，更是备受关注[2]。近年来的研究表明利用包聚合思想实现中继转发不仅可以保证系统的传输性能，还能减少时隙数，提高系统频谱利用率。

2多源协作网络模型

多源协作网络是一类在日常生活中应用比较广泛的無线传感网络，多源协作网络中各源节点与目标节点之间进行数据传输，源节点与目标节点之间是多对1或者1对1的关系。在该网络中无须安排专门的中继节点，各源节点兼职中继节点，相互协作[4]。根据目标节点和中继节点个数不同和、多源协作网络有以下4种：

2.1 多源单目标协作网络

该模型中有个源节点，1个目标节点，所有源节点都向目标节发送数据，各源节点相互协作。

2.2 多源多目标协作网络

该模型中有个源节点，个目标节点（），每个目标节点对应1个或多个源节点，具有相同目标节点的源节点相互协作。

2.3 多源单中继协作网络

该模型中有个源节点，1个目标节点， 1个中继节点，中继节点的职能是协助源节点发送数据。

2.4 多源多中继协作网络

该模型中有个源节点，个目标节点（），个中继节点，所有中继节点都可以协助源节点发送数据。

3多源协作网络中的包聚合技术

在多源网络中，节点采集温度、湿度、大气压等信息形成小数据包。鉴于数据包很小，在协作转发阶段引入包聚合技术，但是该工作尚处于起步阶段，研究成果较少。文献[5]提出多种数据包选择策略算法，但该算法基于全局信息，复杂度较高，推广存在局限性。文献[6]对多源单目标协作网络和多源多目标协作网络进行研究，通过关联矩阵将多源多目标网络分解为多个多源单目标协作网络，并进行包聚合协作通信，简化了网络模型，提高了数据传输可靠性;除此之外，该文献还研究了分布式网络中数据包聚合选择策略，提出了3种基于目标导向的数据包选择策略，使系统单方面性能最优。文献[7]提出了在不同反馈类型下的中继转发与包聚合策略，并证明了所提策略对系统性能的提升要优于简单的中继转发。

4结束语

多源协作网络在日常生活中应用尤为广泛，具有很高的研究价值。已有研究表明，多源协作网络中多数据包聚合策略能有效改善网络性能，但针对聚合数据包选择策略研究较少，现有的研究要么通过复杂的算法来选择数据包，导致系统高时延，对硬件性能要求高，要么算法过于简单，对系统性能提升一般，如何在两者之间找到一个平衡点，有待继续探索。

参考文献

[1] 马恒，姚鹏媛，方博. 矿井通风测试系统的无线传感器网络应用[J]. 辽宁工程技术大学学报，2016（8）：826-830.

[2] 王恒，赵晓瑞，李敏. 一种基于ARQ的最优中继动态选择协作方法[J]. 电子科技大学学报，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. 基于包聚合的无线传感网的选择协作方法研究[D].重庆：重庆邮电大学，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.

作者简介

王平山（1994-），男，重庆人;学历： 硕士，职称：助教，现就职单位：重庆科创职业学院，研究方向：协作通信、软件技术。