Зымсыз сенсордук тармактарда маршрутташтыруу алгоритмдери жакшыраак чечим кабыл алуу үчүн көбүнчө коңшу түйүндөрдүн энергия абалын, кезек узундугун, байланыш сапатын же тармак топологиясын бөлүшөт. Бул маалымат алмашуу чечимдин сапатын жогорулата алат; бирок батарея менен иштеген сенсорлордо башкаруу пакеттери да энергия сарптайт, зымсыз каналды ээлейт жана протоколдун татаалдыгын арттырат. Бул изилдөө мындан да катуу маселени карайт: Кадимки сенсордук түйүндөр маршрутташтыруу үчүн эч кандай кошумча башкаруу пакетин жөнөтпөстөн жана колдонмо маалымат пакеттерине үйрөнүү үчүн атайын талааларды кошпостон, глобалдык маалыматка негизделген маршрутташтыруу жүрүм-турумуна канчалык жакындай алат?

Ушул максатта авторлор PassiveTD-ZC деп аталган жергиликтүү байкалуучу маршрутташтыруу протоколун иштеп чыгышат. “ZC” ordinary-node zero-control чектөөсүн билдирет: sink HELLO билдирүүсүн тарата алат, бирок кадимки түйүндөр HELLO, RREQ/RREP, энергия билдирүүсүн, кезек билдирүүсүн же үйрөнүү башкаруу пакетин жөнөтпөйт. Маршрутташтыруу чечими анын ордуна түйүндүн өзүнүн энергия жана кезек абалынан, RSSI, PHY/MAC кайтарым байланышы, пассивдүү угуу, коңшу активдүүлүгү, ишеним, багыт далили жана пакеттин кийинки түйүн тарабынан чындап кайра жөнөтүлгөнүн көрсөткөн forward-confirmation маалыматынан үйрөнүлөт.

Теориялык талдоо жергиликтүү чечим процессин POMDP катары аныктайт жана жергиликтүү байкоо бүтүндөй глобалдык тармак абалын кайра түзөт деп ырастабайт. Андан тар жана чечим үчүн маанилүү натыйжа көздөлөт: Жергиликтүү байкоолор кийинки секирикти тандоонун келечектеги пайдалуулугун аныктаган маалыматтын чоң бөлүгүн сактай алабы? Жергиликтүүлүк, байкоонун жетиштүүлүгү, TD үйрөнүү катасы жана пайдалуулукту ажыратуу боюнча ачык божомолдордун негизинде булак бул ыкма үчүн шарттуу натыйжалуулук чектерин чыгарат.

Он түрдүү кокустук seed менен жүргүзүлгөн туруктуу-кубат эксперименттеринде PassiveTD-ZC жыш чакан тармакта глобалдык маалыматты колдонгон тесттик эвристикага жакын PDR берет. Орточо өлчөмдөгү тармакта Beacon-ETX менен окшош PDR берип, ошол эле учурда кыйла аз жалпы энергияны колдонот жана кадимки түйүндөрдүн башкаруу берүү энергиясы нөл болот. Ал эми сейрек жана узун-секириктүү топологияларда пассивдүү маалыматтын кеч же жетишсиз түзүлүшү натыйжалуулуктун жоготуусун көбөйтөт. Ошондуктан изилдөө нөл-башкаруучу жергиликтүү үйрөнүүнү универсалдуу маршрутташтыруу чечими катары эмес, башкаруу трафиги кымбат жана пассивдүү далил жетиштүү бай болгон тармактар үчүн шарттуу ыкма катары көрсөтөт.

Тармак модели жана “нөл башкаруу” чектөөсү

Тармак эки өлчөмдүү

\[ \Omega=[0,L_x]\times[0,L_y] \]

аймагына жайгаштырылган бир sink жана \(N\) кадимки сенсордук түйүндөн турат. Кадимки түйүндөр sink идентификаторун билет; бирок маршрутташтыруу чечимдеринде өз координаттарын, sink координатын, коңшулардын координаттарын же глобалдык топологияны колдонбойт.

Колдонмо пакеттери sink-ке көп секирик аркылуу жеткирилет. Пакеттерде практикалык тармакка ансыз деле керектүү source ID, destination ID, учурдагы MAC жөнөтүүчүсү, next-hop алуучусу, packet ID, TTL жана payload узундугу сыяктуу талаалар болушу мүмкүн. Бирок коңшунун энергия деңгээлин, кезек узундугун, sink-hop баасын, координатты же үйрөнүү абалын ташыган атайын талаа кошулбайт.

Sink мезгил-мезгили менен HELLO билдирүүсүн тарата алат. Бирок кадимки түйүндөр бул билдирүүлөрдү гана кабыл алат; кайра таратпайт. Ошондуктан “zero-control” тармакта таптакыр башкаруу маалыматы жок дегенди билдирбейт. Так мааниси — кадимки түйүндөр кошумча маршрутташтыруу башкаруу пакетин бербейт.

PassiveTD-ZC Кандай Маалыматтарды Колдонот?

PassiveTD-ZC коңшулардын жашыруун же глобалдык абалын түздөн-түз сурагандын ордуна кадимки маалымат трафиги жараткан жергиликтүү далилдерден үйрөнөт. Үйрөнүү абалы жергиликтүү энергия жана кезек деңгээли, пакеттин TTL деңгээли, ишеним, пассивдүү багыт классы, RSSI негизиндеги байланыш сапаты, forward-confirmation жана коңшу активдүүлүгү компоненттеринен турат.

Түйүн \(i\)нин талапкер коңшу \(j\) үчүн колдонгон абалы булакта

\[ s_{ij}(t)= \left( e_i,\, q_i,\, \tau_p,\, T_{ij},\, D_{ij},\, L_{ij},\, F_{ij},\, A_{ij} \right) \]

деп аныкталат.

Бул абал векторунда координат, sink аралыгы, глобалдык топология, коңшунун чыныгы калган энергиясы же чыныгы кезек узундугу жок.

Пассивдүү багыт маалыматы кантип пайда болот?

Багыт классы геометриялык бурч эмес. Эгер коңшу түздөн-түз sink-ке пакет берип жатканда угулса, ал эң күчтүү алдыга жылуу далилине ээ болот. Эгер коңшу мурда sink багытында жылганы белгилүү башка түйүнгө пакет өткөрсө, кыйыр алдыга жылуу далили пайда болот. Коңшу активдүү, бирок sink багытында жылуу далили жок болсо алсызыраак класска; активдүү эмес болсо же колдонулуучу маалымат жок болсо эң төмөн артыкчылыктуу класска жайгаштырылат.

Бул механизм координатты билбестен салыштырмалуу маршрутташтыруу градиентин түзүүгө аракет кылат. Бирок бул градиент пайда болушу үчүн тармакта байкалуучу маалымат трафиги болушу керек.

Forward confirmation эмне үчүн маанилүү?

Түйүн \(i\), пакетти \(j\)ге жөнөткөндөн кийин ошол эле packet IDнин \(j\) тарабынан кайра берилгенин пассивдүү түрдө укса, forward-confirmation пайда болот. Ошентип, байланыштын \(i\rightarrow j\) бөлүгү гана ийгиликтүү болгону эмес, пакет чындап кийинки баскычка өткөнү жөнүндө да жергиликтүү далил түзүлөт.

Бул механизм атайын үйрөнүү талаасын талап кылбайт; учурдагы packet ID жана MAC жөнөтүүчү/алуучу маалыматы жетиштүү.

Жергиликтүү Байкоо Глобалдык Тармак Абалын Алмаштыра Алабы?

Жалпы учурда жок. Изилдөө түйүн өзүнүн жергиликтүү байкоолорунан бүт глобалдык тармак абалын чыгарат деп ырастабайт. Теориялык натыйжа кыйла чектелген: Белгилүү жергиликтүүлүк жана болжолдуу-жетиштүүлүк шарттарында жергиликтүү байкоо учурдагы next-hop чечиминин келечектеги пайдалуулугун аныктаган маалымат боюнча глобалдык абалга жакындай алат.

Глобалдык MDP менен жергиликтүү POMDP айырмасы

Глобалдык тармак абалы

\[ S_t=(E_t,Q_t,L_t,C_t,P_t,G_t) \]

менен көрсөтүлөт. Мында бүт тармактын энергиялары, кезектери, байланыш/канал абалдары, MAC атаандашуу абалы, пакет абалдары жана байланыш графы камтылат.

Глобалдык маалыматка ээ борборлоштурулган маршрутташтыруу маселеси Марков чечим процесси катары

\[ \mathcal M= \langle \mathcal S,\mathcal A,P,R,\gamma \rangle \]

көрсөтүлүшү мүмкүн.

Кадимки түйүн болсо \(S_t\)ни көрө албайт. Ал болгону

\[ O_i(t)=Z_i(S_t) \]

жергиликтүү байкоосуна ээ. Ошондуктан түйүн \(i\)нин чечим маселеси POMDP болуп саналат.

Чечимге тиешелүү маалымат өзгөрмөсү

Булак талапкер next-hop \(j\) аркылуу маршрутташтырганда пайда болуучу дисконттолгон келечектеги маршрутташтыруу пайдалуулугун

\[ Y_{ij}(t) \]

менен көрсөтөт. Бул чоңдук жеткирүү сыйлыгын, энергия чыгымын, кечигүүнү жана жоготуу/кайра берүү чыгымын дисконттолгон суммасы катары билдирет.

Глобалдык саясат

\[ Q_i^G(s,j) = \mathbb E [ Y_{ij}(t)\mid S_t=s ] \]

маанисин колдоно алса, жергиликтүү саясат болгону

\[ Q_i^L(o,j) = \mathbb E [ Y_{ij}(t)\mid O_i(t)=o ] \]

маанисине жетет.

Ошондуктан булак бүт тармак абалынын канчасы жоголгонун эмес, төмөнкү шарттуу өз ара маалыматты негизги орунга коёт:

\[ I\!\left( Y_{ij}(t);S_t\mid O_i(t) \right). \]

Эгер бул маани кичине болсо, \(S_t\)де бар жана next-hop чечимине чындап керектүү маалыматтын маанилүү бөлүгү \(O_i\) ичинде сакталган.

Жергиликтүү Markov blanket

Изилдөө next-hop пайдалуулугу негизинен түйүндүн өз энергия/кезек абалы, физикалык байланыш, жергиликтүү MAC атаандашуусу, жакынкы тарых жана коңшунун пассивдүү жүрүм-турум далили менен аныкталат деп божомолдогон local routing Markov blanket түшүнүгүн аныктайт.

Жергиликтүүлүк катасы \(\epsilon_{\mathrm{loc}}\) алыскы түйүндөрдөгү кезектер, жашыруун терминалдар же алыскы атаандашуу сыяктуу бул жергиликтүү каптама түшүндүрө албаган таасирлерди билдирет. Байкоо катасы \(\epsilon_o\) болсо чыныгы жергиликтүү абалды RSSI, ишеним, багыт классы жана башка чектелген көрсөткүчтөр менен берүүдө келип чыккан жоготууну билдирет.

Булак эки ката компонентин

\[ \epsilon_I=\epsilon_o+2\epsilon_{\mathrm{loc}} \]

түрүндө бириктирет жана чечим-пайдалуулук бөлүштүрүлүшүнүн глобалдык жана жергиликтүү маалымат шартындагы айырмасын толук вариация аралыгы аркылуу чектейт.

Маалымат-теориялык чек

\(Y_{ij}\) пайдалуулугу \(K\) деңгээлге дискреттештирилгенде, булак

\[ I(\overline Y_{ij};S_t\mid O_i) \leq h_2(\epsilon_I) + \epsilon_I\log(K-1) \]

чегин алат. Мында \(h_2\) бинардык энтропия функциясы.

Мунун натыйжасында жергиликтүү байкоо сактаган чечимге тиешелүү маалымат

\[ I(\overline Y_{ij};O_i) \geq I(\overline Y_{ij};S_t) - \left[ h_2(\epsilon_I) + \epsilon_I\log(K-1) \right] \]

менен төмөндөн чектелет.

Бул теңсиздиктер “жергиликтүү маалымат глобалдык маалыматтын өзү” дегенди билдирбейт. Мааниси — \(\epsilon_I\) кичине болгондо жергиликтүү абал next-hop пайдалуулугу тууралуу глобалдык маалыматтын чоң бөлүгүн сактай алат.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Пассивдүү байкоонун пайда болуу ыктымалдыгы

Жергиликтүү нөл-башкаруу ыкмасынын ийгилиги маалымат трафиги чындап байкоо жаратабы же жокпу — ошого көз каранды. Булак \(W\) узундуктагы байкоо терезесинде пайдалуу пассивдүү окуялардын санын болжолдуу карап, эч кандай байкоо алынбай калуу ыктымалдыгын

\[ P\{N_{ij}(W)=0\} = \exp(-\lambda_{\mathrm{eff}}p_{\mathrm{oh}}W) \]

түрүндө берет.

Жок дегенде бир пайдалуу пассивдүү байкоо болушунун ыктымалдыгы болсо

\[ P_{\mathrm{obs}}(W) = 1- \exp(-\lambda_{\mathrm{eff}}p_{\mathrm{oh}}W) \]

болот.

Бул жерде \(\lambda_{\mathrm{eff}}\) пайдалуу айлана-чөйрө трафигинин ылдамдыгын, \(p_{\mathrm{oh}}\) тиешелүү берүүнү пассивдүү түрдө угуу ыктымалдыгын билдирет. Демек, маалымат трафиги жана пассивдүү угуу мүмкүнчүлүгү көбөйгөн сайын байкоонун жетиштүүлүгү жакшырышы мүмкүн; тармак өтө тынч болсо же жолдор узун болсо маалыматтын топтолушу жайлайт.

Глобалдык жана жергиликтүү next-hop маанилеринин ортосундагы чек

Пайдалуулук

\[ 0\leq Y_{ij}\leq Y_{\max} \]

болгондо булак

\[ |Q_i^G(s,j)-Q_i^L(o,j)| \leq 2Y_{\max}\epsilon_I \]

натыйжасын чыгарат.

TD үйрөнүүчүнүн кошумча

\[ |\widehat Q_i(o,j)-Q_i^L(o,j)| \leq \epsilon_{\mathrm{TD}} \]

катасы болсо

\[ |Q_i^G(s,j)-\widehat Q_i(o,j)| \leq 2Y_{\max}\epsilon_I+\epsilon_{\mathrm{TD}} \]

алынат.

Бул протоколдун теориялык өзөктөрүнүн бири: Жергиликтүү маршрутташтыруудагы натыйжалуулук айырмасы “RL жакшыбы же жаманбы?” деген суроого гана эмес, байкоо канча маалымат жоготконуна жана үйрөнүүчү бул жергиликтүү маанини канчалык так баалаганына байланыштуу.

Пайдалуулукту ажыратуу чеги

Глобалдык бир-кадамдык тармак пайдалуулугу булакта жеткирүү ийгилиги, жалпы энергия, кечигүү жана жоготуу чыгымдарынын айкалышы катары аныкталат. Жергиликтүү протокол анын ордуна түйүндөр боюнча жергиликтүү пайдалуулуктардын суммасын оптималдаштырат.

Чыныгы глобалдык пайдалуулук менен жергиликтүү пайдалуулуктардын суммасынын ортосундагы калдык

\[ |\Delta(S_t,A_t)|\leq\epsilon_U \]

менен чектелсе, глобалдык оптимум менен ажыратылган жергиликтүү оптимумдун ортосундагы дисконттолгон натыйжалуулук айырмасы

\[ J_U(\pi_G^\star) - J_U(\pi_L^\star) \leq \frac{2\epsilon_U}{1-\gamma} \]

болот.

Жалпы саясат натыйжалуулугунун чеги

Изилдөө байкоо, жергиликтүүлүк, TD баалоосу жана пайдалуулукту ажыратууну бириктирип, төмөнкү шарттуу натыйжаны берет:

\[ \boxed{ J_U(\pi^\star_{\mathrm{global}}) - J_U(\pi_{\mathrm{local}}) \leq \frac{ 4Y_{\max}(\epsilon_o+2\epsilon_{\mathrm{loc}}) + 2\epsilon_{\mathrm{TD}} + 2\epsilon_U }{ 1-\gamma } } \]

Бул формула PassiveTD-ZC эмне үчүн жыш жана маалыматка бай тармактарда глобалдык маршрутташтырууга жакындай аларын, бирок сейрек/узун жолдуу тармактарда айырма эмне үчүн өсүшү мүмкүн экенин бир эле математикалык алкакта түшүндүрөт.

PassiveTD-ZC Маршрутташтыруу Чечимин Кантип Кабыл Алат?

Ар бир талапкер коңшу үчүн үйрөнүлгөн TD маанисине, байланыш сапатына, forward-confirmation, ишеним жана активдүүлүккө оң салмак; пассивдүү бааланган hop чыгымына жана жакынкы тарыхтагы канал ийгиликсиздиктерине терс салмак берген упай эсептелет. Эгер эң жакшы коңшунун упайы жетиштүү жогору болбосо жана пакеттин TTL/кезек абалы мүмкүндүк берсе, түйүн пакетти убактылуу кармап тура алат.

Талапкер коңшунун упайы булакта

\[ S_{ij}(t) = w_VV_{ij}(t) + w_LL_{ij}(t) + w_FF_{ij}(t) + w_TT_{ij}(t) + w_AA_{ij}(t) - \lambda_h\widehat h_{ij}(t) - C_{ij}(t) \]

түрүндө берилет.

TD мааниси жергиликтүү түрдө

\[ V_{ij}(t+1) \leftarrow (1-\alpha)V_{ij}(t) + \alpha \left[ r_{ij}(t) + \gamma\max_k V_{jk}(t) \right] \]

түрүндө жаңыртылат.

Сыйлык функциясы ийгиликтүү берүүнү жана sink багытындагы тастыкталган алдыга жылууну сыйлайт, ал эми ийгиликсиз берүү, керексиз кайталоо жана эски маалымат менен күтүү сыяктуу жүрүм-турумдарды жазалайт.

Күтүү аракетинин ролу

PassiveTD-ZCнин аракет мейкиндигинде коңшулар гана эмес; \(\varnothing\) менен белгиленген күтүү аракети да бар. Түйүн ишенимдүү багыт далилин таба албаса, пакетти дароо алсыз байланышка жөнөтүүнүн ордуна кезекте кармай алат.

Бирок күтүү чексиз эмес. TTL азайса же кезек толууга жакындаса, түйүн багыт маалыматы алсыз болсо да эң жакшы жеткиликтүү коңшуну колдоно алат. Бул механизм баштапкы баскычтагы керексиз аракеттерди азайтууну көздөйт, бирок узун-секириктүү тармактарда ашыкча күтүү PDRди төмөндөтүшү мүмкүн.

Туруктуу-кубат эксперименттик дизайны

Изилдөөнүн маанилүү методологиялык тандоолорунун бири — бардык сценарийлерде бир эле физикалык радио моделин колдонуу. Орточо кабыл алынган кубат

\[ P_{\mathrm{rx}}(d) = P_{\mathrm{tx}} + G_0 - 10\alpha\log_{10}(d/d_0) + X_\sigma \]

менен моделденет.

Пакеттин ийгилик ыктымалдыгы болсо жумшак өтүү функциясы катары

\[ p_{\mathrm{succ}}(d) = \frac{1}{ 1+\exp\{-\kappa[P_{\mathrm{rx}}(d)-P_{\mathrm{th}}]\} } \]

түрүндө берилет.

Номиналдык байланыш радиусу

\[ p_{\mathrm{succ}}(R_{50})=0.5 \]

шарты менен аныкталып, бардык сценарийлерде болжол менен

\[ R_{50}\approx50\ \mathrm m \]

деңгээлинде сакталат.

Ошентип, “кыйын сценарийде протоколго чоңураак радио диапазонун берүү” сыяктуу аралаштыруучу өзгөрмө колдонулбайт. Тармактын өлчөмү түйүн саны, аянт, тыгыздык жана топология өзгөртүлүп масштабдалат.

Эксперимент сценарийлери

Жалпы негизги жөндөөлөргө 0,02 секунддук slot, болжол менен 5 секунддук маалымат түзүү аралыгы, 4000 bit маалымат пакети, 200 bit sink HELLO билдирүүсү жана \(P_{\mathrm{tx}}=-4.1\) dBm туруктуу берүү кубаты кирет. Натыйжалар 10 кокустук seed боюнча эсептелет.

Негизги PDR жана энергия жыйынтыктары

Эксперименттер PassiveTD-ZC Үчүн Кайсы Шарттарда Артыкчылык Көрсөтөт?

Булактын жыйынтыктарына ылайык, эң күчтүү режимдер — жыш чакан жана орто масштабдагы тармактар. SD30да PassiveTD-ZCнин PDRи Beacon-ETX жана сыналган Global-Cost Heuristic менен статистикалык жактан маанилүү айырма көрсөтпөйт. M120да PassiveTD-ZC менен Beacon-ETX PDR жагынан дагы маанилүү айырмаланбайт; ошол эле учурда PassiveTD-ZCнин жалпы энергия керектөөсү кыйла төмөн, ал эми кадимки түйүндөрдүн башкаруу-пакетин берүү энергиясы нөл.

SD30: Жыш тармакта жергиликтүү маалымат жетиштүү болот

SD30да PassiveTD-ZC:

• PDR: 0,7947 ± 0,0082
• AODV PDR: 0,7765 ± 0,0103
• Beacon-ETX PDR: 0,8002 ± 0,0085
• Global-Cost Heuristic PDR: 0,8002 ± 0,0085

PassiveTD-ZC менен AODV ортосундагы орточо PDR айырмасы +0,0182 жана жупташтырылган тестте \(p=0.0116\). PassiveTD-ZC менен Beacon-ETX ортосундагы айырма статистикалык жактан маанилүү эмес.

Бул сценарийде багыт каттоо катышы 0,960, белгисиз багыт тандоосу 0 жана күтүү катышы 0. Булак колдонгон операциялык маалымат-жоготуу көрсөткүчү \(\widehat\epsilon_{\mathrm{obs}}\) болгону 0,020.

M120: Beacon-ETXке окшош PDR, азыраак энергия

M120 жыйынтыктары өзгөчө башкаруу чыгымы жагынан көңүл бурарлык:

• PassiveTD-ZC PDR: 0,4982 ± 0,0063
• Beacon-ETX PDR: 0,4972 ± 0,0049
• Global-Cost Heuristic PDR: 0,5264 ± 0,0059
• PassiveTD-ZC жалпы энергия: 4,1553 J
• Beacon-ETX жалпы энергия: 7,7203 J

PassiveTD-ZC менен Beacon-ETX ортосундагы PDR айырмасы үчүн \(p=0.7888\) деп билдирилет, ал эми глобалдык эвристикалык ыкмага салыштырмалуу калган айырма маанилүү. Ошондуктан орто тармактын жыйынтыгын “жергиликтүү ыкма глобалдык маалыматтын баарын кармады” деп эмес, ачык ETX градиентин кармоонун маанилүү бөлүгүн пассивдүү далил менен компенсациялай алды деп окуу керек.

Ыкма Кайсы Шарттарда Алсырайт?

Пассивдүү багыт маалыматы сейректегенде, жол узарганда, түйүндүн күтүү катышы көбөйгөндө же алыскы тармак таасирлери жергиликтүү байкоолор менен көрсөтүлбөгөндө PassiveTD-ZCнин артыкчылыгы төмөндөйт. Булактагы LH60 жана LT120 жыйынтыктары бул чекти ачык көрсөтөт.

LH60 узун-hop сценарийи

LH60та:

• PassiveTD-ZC PDR: 0,2575 ± 0,0062
• AODV PDR: 0,2993 ± 0,0084
• Beacon-ETX PDR: 0,2919 ± 0,0078
• Global-Cost Heuristic PDR: 0,3025 ± 0,0107

PassiveTD-ZCнин күтүү катышы 0,393, белгисиз багыт тандоосу 0,385 жана операциялык маалымат-жоготуу көрсөткүчү 0,398. Бул маанилер жыш SD30га салыштырганда пассивдүү далил кыйла алсыраганын көрсөтөт.

LT120 өмүр сценарийи

LT120да PassiveTD-ZCнин PDRи 0,3707, AODVнин PDRи 0,4123. PassiveTD-ZCнин күтүү катышы 0,913кө жетет. Башкача айтканда, пакеттердин абдан чоң бөлүгү жетиштүү багыт ишеними түзүлбөгөндүктөн, жок дегенде убактылуу кармалат.

Бул жүрүм-турум башкаруу пакеттеринен качат; бирок ишенимдүүлүк биринчи орунда болгондо пассивдүү маалыматка толук көз каранды маршрутташтыруу чектөөчү болуп калышы мүмкүн.

EL40 жыйынтыгын эмне үчүн этият чечмелөө керек?

Тар жана узун EL40 стресс топологиясында PassiveTD-ZC сыналган AODV, Beacon-ETX, LEACH-M жана Global-Cost Heuristicке караганда жогору PDR берет. Бирок ар бир пакетке туура келген берүү аракеттеринин саны кыйла жогору.

Булак бул жыйынтыкты жергиликтүү маалымат “чыныгы глобалдык оптимумдан жакшы” экенин далилдейт деп чечмелебейт. Global-Cost Heuristic динамикалык программалоонун оптимуму эмес, белгилүү бир-чет чыгымдарын колдонгон Dijkstra негизиндеги эвристика. Тар чынжыр геометриясы PassiveTD-ZCнин ырааттуу пассивдүү тастыктоо эс тутумуна ушул өзгөчө сценарийде артыкчылык берген.

Пассивдүү угуу кемчиликтүү болгондо эмне болот?

Булак ошондой эле пассивдүү overhearing ийгилик ыктымалдыгын 1,00дөн 0,50гө түшүргөн сезгичтик тестин баяндайт. SD30 жана M120 PDR жагынан салыштырмалуу туруктуу калган учурда, LH60та операциялык маалымат-жоготуу көрсөткүчү 0,398ден 0,492ге өсүп, PDR бир аз төмөндөйт.

Бул жыйынтык теориялык алкакка шайкеш: жыш тармактарда ошол эле багыт маалыматы үчүн көбүрөөк резервдик пассивдүү далил бар, ал эми сейрек узун-hop тармактарда ар бир жоголгон байкоо көбүрөөк мааниге ээ.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• Ordinary-node zero-control маршрутташтыруу толугу менен маалыматсыз маршрутташтыруу эмес; ал учурдагы маалымат трафигинен пассивдүү маалымат түзөт.
• Жергиликтүү байкоонун ийгилиги бүт глобалдык тармакты көрсөтүшүнө эмес, чечимге тиешелүү next-hop пайдалуулугун жетиштүү жакшы көрсөтүшүнө байланыштуу.
• Жергиликтүүлүк жана байкоо каталары кичине болгондо жергиликтүү TD мааниси глобалдык маалымат менен эсептелген next-hop маанисине жакындай алат.
• Жыш жана орто масштабдагы сценарийлерде PassiveTD-ZC сыналган башкарууга негизделген маршрутташтыруу ыкмаларына атаандаш PDR бере алат.
• M120да Beacon-ETXке окшош PDR азыраак жалпы энергия жана нөл кадимки-түйүн башкаруу берүү энергиясы менен алынган.
• Сейрек жана узун-hop режимдерде пассивдүү маалымат жоготуусу өсүшү мүмкүн жана AODV же глобалдык маалыматты колдонгон ыкмалар ишенимдүүрөөк болушу мүмкүн.

Изилдөө колдобогон чечмелөөлөр

• PassiveTD-ZC бардык WSN топологияларында эң мыкты маршрутташтыруу протоколу экени көрсөтүлгөн эмес.
• Жергиликтүү байкоо глобалдык тармак абалын толугу менен кайра түзөт деп далилденген эмес.
• Global-Cost Heuristic чыныгы глобалдык оптимум эмес; булак аны ачык эле эвристикалык шилтеме катары аныктайт.
• Симуляция жыйынтыктары чыныгы жабдыкта же талаада жайгаштыруу менен ырасталган эмес.
• Негизги эксперименттерде пассивдүү header overhearing үчүн идеалдаштырылган жогорку байкалуучулук колдонулган.
• \(\widehat\epsilon_{\mathrm{obs}}\) теориялык \(\epsilon_o\) же \(\epsilon_{\mathrm{loc}}\) маанисинин түз өлчөмү эмес; болгону операциялык көрсөткүч.
• Beacon-ETX толук жетилген CTP/RPL ишке ашыруусу эмес; жөнөкөйлөштүрүлгөн ачык-градиент салыштыруусу.
• Узун-hop сценарийлеринде PassiveTD-ZC үчүн колдонулган өзгөчө параметр жөндөөсү бардык протоколдор ар бир сценарий боюнча оптималдаштырылды дегенди билдирбейт.

Булак жана Ыкма Эскертүүсү

Түпнуска аталыш: Locally Observable Reinforcement Learning Routing for Ordinary-Node Zero-Control Wireless Sensor Networks

Авторлор: Wenxing Liao, Xiaofei Shi, Wenquan Li.

Corresponding author: Wenquan Li.

Мекеме: School of Information Engineering, Shaoguan University, Shaoguan, China.

Булак түрү: Теориялык талдоо менен тармак симуляциясын бириктирген изилдөө preprintи.

PDFдеги тапшыруу эскертүүсү: “Preprint submitted to Computer Networks”, 13 Июнь 2026.

SSRN тапшыруу датасы: 18 Июнь 2026.

Платформа: SSRN.

SSRN Abstract ID: 6963864.

DOI: 10.2139/ssrn.6963864.

Рецензия абалы: Булак PDF ачык түрдө рецензиядан өтпөгөн preprint экенин билдирет.

Лицензия/автордук укук: SSRN жазуусу “All rights reserved; no reuse allowed without permission” деген маалыматты берет. Бул Verianla тексти булактагы сүйлөмдөрдү же оригиналдуу таблица/график дизайнын кайра жарыялабайт; илимий фактыларды, математикалык байланыштарды жана билдирилген эксперименттик маанилерди өз алдынча баяндоо жана жаңы таблица түзүмү менен түшүндүрөт.

Эксперимент түрү: Жабдык/талаа эксперименти эмес, туруктуу-кубат зымсыз канал моделине негизделген симуляция.

Кайталоо саны: Негизги салыштыруулар 10 seed менен жүргүзүлүп, PDR маанилери орточо жана %95 ишеним аралыгы менен билдирилген.

Негизги салыштыруулар: AODV, AODV-H, LEACH-M, Beacon-ETX, Global-Cost Heuristic жана PassiveTD-ZC.

Каржылоо: Булак Guangdong Provincial Characteristic Innovation Project for Regular Universities алкагында “Research on Tobacco Aroma Quality Evaluation Based on Aroma Substance Data Analysis” аттуу 2023KTSCX137 номердүү долбоордун колдоосун билдирет.

Маалымат/код жеткиликтүүлүгү: Макала supplementary материалда simulator булак коду, сценарий конфигурациясы, seed тизмеси, протокол параметрлери жана талдоо/фигура скрипттери берилерин айтат. Бул Verianla тексти аталган кошумча материалдын лицензиясын негизги макаланын лицензиясы менен бирдей деп эсептебейт.

Негизги чектөөлөр: Идеалдаштырылган packet-header overhearing; теориялык ката терминдеринин түз өлчөнбөшү; жөнөкөйлөштүрүлгөн Beacon-ETX шилтемеси; туруктуу мезгилдүү трафик; lifetime сценарийинде Global-Cost Heuristic эсептөө чыгымынан улам киргизилбеши; узун-hop жөндөөнүн PassiveTD-ZC үчүн гана колдонулушу.

Визуалдык кайра куруу: Ылайыктуу. Оригиналдуу Verianla схемасы sink, кадимки түйүндөр, пассивдүү overhearing, forward-confirmation, RSSI, нөл башкаруу пакети жана TD маанисин жаңыртууну бир эле тармакта көрсөтө алат. Булак графиктеринин оригиналдуу эстетикалык түзүлүшү көчүрүлбөшү керек.

Verianla Live / Live Figure: Ылайыктуу. Туруктуу параметрлүү анимацияда пакет берүү, пассивдүү багыт маалыматынын түзүлүшү, forward-confirmation жана коңшу упайынын жаңыртылышы көрсөтүлүшү мүмкүн. Жаңы эксперимент натыйжасы же булакта жок PDR өндүрүлбөшү керек.