Katika mitandao ya sensa zisizotumia waya, algoriti za uelekezaji kwa kawaida hushirikisha taarifa kuhusu hali ya nishati ya nodi jirani, urefu wa foleni, ubora wa kiunganishi au topolojia ya mtandao ili kufanya maamuzi bora zaidi. Ubadilishanaji huu wa taarifa unaweza kuboresha ubora wa maamuzi; hata hivyo, katika sensa zinazotumia betri, paketi za udhibiti pia hutumia nishati, huchukua nafasi ya chaneli isiyotumia waya na kuongeza ugumu wa itifaki. Utafiti huu unachunguza tatizo lenye masharti makali zaidi: Nodi za kawaida za sensa zinaweza kukaribia kwa kiwango gani tabia ya uelekezaji inayotegemea taarifa za kimataifa bila kutuma paketi yoyote ya ziada ya udhibiti kwa ajili ya uelekezaji na bila kuongeza sehemu maalum za kujifunzia kwenye paketi za data za programu?

Kwa kusudi hili, waandishi wanatengeneza itifaki ya uelekezaji inayoweza kuangaliwa kwa taarifa za ndani inayoitwa PassiveTD-ZC. “ZC” inawakilisha kizuizi cha ordinary-node zero-control: sink inaweza kutangaza ujumbe wa HELLO, lakini nodi za kawaida hazitumi HELLO, RREQ/RREP, taarifa ya nishati, taarifa ya foleni au paketi ya udhibiti wa ujifunzaji. Badala yake, uamuzi wa uelekezaji hujifunzwa kutokana na hali ya nishati na foleni ya nodi yenyewe, RSSI, mrejesho wa PHY/MAC, usikilizaji pasivu, shughuli za jirani, uaminifu, ushahidi wa mwelekeo na taarifa ya forward-confirmation inayoonyesha kwamba paketi imesambazwa tena kwa kweli na nodi inayofuata.

Uchambuzi wa kinadharia unafafanua mchakato wa maamuzi wa ndani kama POMDP na haudai kwamba uangalizi wa ndani huunda upya hali yote ya mtandao wa kimataifa. Badala yake, unalenga hitimisho finyu zaidi lakini lenye maana kwa maamuzi: Je, uangalizi wa ndani unaweza kuhifadhi sehemu kubwa ya taarifa inayoamua manufaa ya baadaye ya uchaguzi wa next-hop? Chini ya dhana zilizoelezwa wazi kuhusu ujanibu, utoshelevu wa uangalizi, hitilafu ya ujifunzaji wa TD na utenganishaji wa manufaa, chanzo kinatoa mipaka ya utendaji yenye masharti kwa mbinu hii.

Katika majaribio ya nguvu isiyobadilika yaliyofanywa kwa seed kumi tofauti za nasibu, PassiveTD-ZC hutoa PDR inayokaribia ile ya heuristiki ya majaribio inayotumia taarifa za kimataifa katika mtandao mdogo wenye msongamano mkubwa. Katika mtandao wa ukubwa wa kati, hutoa PDR inayofanana na Beacon-ETX huku ikitumia nishati ya jumla iliyo chini sana na nishati sifuri ya utumaji wa udhibiti kutoka kwa nodi za kawaida. Kinyume chake, katika topolojia zilizo haba na zenye hop ndefu, taarifa pasivu inapochelewa au inapokuwa haitoshi, upotevu wa utendaji huongezeka. Kwa hiyo, utafiti hauwasilishi ujifunzaji wa ndani wa zero-control kama suluhisho la uelekezaji la kila hali, bali kama mbinu yenye masharti kwa mitandao ambako trafiki ya udhibiti ni ghali na ushahidi pasivu una utajiri wa kutosha.

Muundo wa mtandao na kizuizi cha “zero-control”

Mtandao katika eneo la vipimo viwili

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

una sink moja na nodi \(N\) za kawaida za sensa. Nodi za kawaida zinajua utambulisho wa sink; hata hivyo, katika maamuzi ya uelekezaji hazitumii viwianishi vyao wenyewe, viwianishi vya sink, viwianishi vya majirani au topolojia ya kimataifa.

Paketi za programu husafirishwa hadi sink kupitia hop nyingi. Paketi zinaweza kuwa na sehemu ambazo mtandao wa vitendo tayari unahitaji, kama source ID, destination ID, mtumaji wa sasa wa MAC, mpokeaji wa next-hop, packet ID, TTL na urefu wa payload. Hata hivyo, hakuna sehemu maalum inayoongezwa ili kubeba kiwango cha nishati cha jirani, urefu wa foleni, makadirio ya sink-hop, viwianishi au hali ya ujifunzaji.

Sink inaruhusiwa kutangaza ujumbe wa HELLO kwa vipindi. Lakini nodi za kawaida hupokea tu ujumbe huu; hazitangazi tena. Kwa hiyo, neno “zero-control” halimaanishi kwamba hakuna taarifa yoyote ya udhibiti katika mtandao. Maana yake sahihi ni kwamba nodi za kawaida hazisambazi paketi ya ziada ya udhibiti wa uelekezaji.

PassiveTD-ZC Inatumia Taarifa Gani?

Badala ya kuomba moja kwa moja hali fiche au ya kimataifa ya majirani, PassiveTD-ZC hujifunza kutokana na ushahidi wa ndani unaozalishwa na trafiki ya kawaida ya data. Hali ya kujifunza ina vipengele vya kiwango cha nishati na foleni ya ndani, kiwango cha TTL cha paketi, uaminifu, darasa la mwelekeo pasivu, ubora wa kiunganishi unaotegemea RSSI, forward-confirmation na shughuli za jirani.

Hali ambayo nodi \(i\) hutumia kwa jirani mgombea \(j\) inafafanuliwa katika chanzo kama

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

.

Vekta hii ya hali haina viwianishi, umbali wa sink, topolojia ya kimataifa, nishati halisi iliyobaki ya jirani au urefu halisi wa foleni yake.

Taarifa ya mwelekeo pasivu huundwaje?

Darasa la mwelekeo si pembe ya kijiometri. Ikiwa jirani amesikika akisambaza paketi moja kwa moja kwa sink, anakuwa na ushahidi wenye nguvu zaidi wa maendeleo. Ikiwa jirani anasambaza paketi kwa nodi nyingine ambayo tayari inajulikana kusonga kuelekea sink, ushahidi wa maendeleo usio wa moja kwa moja hujitokeza. Ikiwa jirani ni hai lakini hakuna ushahidi wa kusonga kuelekea sink, huwekwa katika darasa dhaifu zaidi; ikiwa si hai au hakuna taarifa inayoweza kutumiwa, huwekwa katika darasa lenye kipaumbele cha chini kabisa.

Utaratibu huu unajaribu kuunda gradienti ya uelekezaji ya kulinganisha bila kujua viwianishi. Hata hivyo, ili gradienti hiyo iundwe, lazima kuwe na trafiki ya data inayoweza kuangaliwa katika mtandao.

Kwa nini forward confirmation ni muhimu?

Baada ya nodi \(i\) kutuma paketi kwa \(j\), ikiwa inasikia kwa njia pasivu kwamba packet ID hiyo hiyo imesambazwa tena na \(j\), forward-confirmation hutokea. Kwa hivyo, hutolewa ushahidi wa ndani si tu kwamba sehemu ya kiunganishi ya \(i\rightarrow j\) imefanikiwa, bali pia kwamba paketi imeendelea kweli hadi hatua inayofuata.

Utaratibu huu hauhitaji sehemu maalum ya kujifunzia; packet ID iliyopo pamoja na taarifa za mtumaji/mpokeaji wa MAC zinatosha.

Je, Uangalizi wa Ndani Unaweza Kuchukua Nafasi ya Hali ya Mtandao wa Kimataifa?

Kwa ujumla, hapana. Utafiti haudai kwamba nodi inaweza kutoa hali yote ya mtandao wa kimataifa kutoka kwa uangalizi wake wa ndani. Matokeo ya kinadharia ni finyu zaidi: Chini ya masharti fulani ya ujanibu na utoshelevu wa kukadiria, uangalizi wa ndani unaweza kukaribia hali ya kimataifa kwa upande wa taarifa inayoamua manufaa ya baadaye ya uamuzi wa sasa wa next-hop.

Tofauti kati ya MDP ya kimataifa na POMDP ya ndani

Hali ya mtandao wa kimataifa inaonyeshwa na

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

. Hapa kuna nishati, foleni, hali za kiunganishi/chaneli, hali ya ushindani wa MAC, hali za paketi na grafu ya miunganisho ya mtandao mzima.

Tatizo la uelekezaji wa kati lenye taarifa za kimataifa linaweza kuonyeshwa kama mchakato wa maamuzi wa Markov

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

.

Nodi ya kawaida haiwezi kuona \(S_t\). Ina tu uangalizi wa ndani

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

. Kwa hiyo, tatizo la maamuzi la nodi \(i\) ni POMDP.

Kigezo cha taarifa kinachohusiana na uamuzi

Chanzo kinaonyesha manufaa yaliyopunguzwa ya uelekezaji wa baadaye yatakayotokea wakati uelekezaji unafanywa kupitia next-hop mgombea \(j\) kwa

\[ Y_{ij}(t) \]

. Kiasi hiki kinawakilisha jumla iliyopunguzwa ya zawadi ya uwasilishaji, gharama ya nishati, ucheleweshaji na gharama ya upotevu/usambazaji upya.

Sera ya kimataifa inaweza kutumia thamani

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

, huku sera ya ndani ikiwa na ufikiaji tu wa thamani

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

.

Kwa hiyo, chanzo hakijikiti katika kiasi cha hali yote ya mtandao kilichopotea, bali katika taarifa ya pande mbili yenye masharti ifuatayo:

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

Ikiwa thamani hii ni ndogo, sehemu muhimu ya taarifa iliyomo katika \(S_t\) na yenye manufaa halisi kwa uamuzi wa next-hop imehifadhiwa ndani ya \(O_i\).

Local Markov blanket

Utafiti unafafanua local routing Markov blanket unaodhani kwamba manufaa ya next-hop huamuliwa hasa na hali ya nishati/foleni ya nodi yenyewe, kiunganishi cha kimwili, ushindani wa MAC wa ndani, historia ya karibu na ushahidi wa tabia pasivu ya jirani.

Hitilafu ya ujanibu \(\epsilon_{\mathrm{loc}}\) inawakilisha athari ambazo kifuniko hiki cha ndani hakiwezi kueleza, kama foleni katika nodi za mbali, terminali zilizofichika au ushindani wa mbali. Hitilafu ya uangalizi \(\epsilon_o\) inawakilisha upotevu unaotokana na kuwakilisha hali halisi ya ndani kwa RSSI, uaminifu, darasa la mwelekeo na viashiria vingine vyenye mipaka.

Chanzo kinaunganisha vipengele viwili vya hitilafu kama

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

na kuweka kikomo cha tofauti kati ya mgawanyo wa uamuzi-manufaa chini ya taarifa za kimataifa na za ndani kwa kutumia umbali wa total variation.

Kikomo cha kinadharia cha taarifa

Manufaa \(Y_{ij}\) yanapogawanywa katika viwango \(K\), chanzo hupata kikomo

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

. Hapa \(h_2\) ni fonksheni ya entropy jozi.

Kama matokeo, taarifa inayohusiana na uamuzi inayohifadhiwa na uangalizi wa ndani inawekewa kikomo cha chini na

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

.

Maana ya kutokuwepo kwa usawa huku si kwamba “taarifa ya ndani ni sawa na taarifa ya kimataifa”. Maana yake ni kwamba \(\epsilon_I\) inapokuwa ndogo, hali ya ndani inaweza kuhifadhi sehemu kubwa ya taarifa ya kimataifa kuhusu manufaa ya next-hop.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Uwezekano wa uangalizi pasivu kutokea

Mafanikio ya mbinu ya ndani ya zero-control yanategemea kama trafiki ya data inazalisha kweli uangalizi. Chanzo kinakaribia idadi ya matukio pasivu yenye manufaa katika dirisha la uangalizi lenye urefu \(W\), na kutoa uwezekano wa kutopata uangalizi wowote kama

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

.

Uwezekano wa kuwa na angalau uangalizi mmoja pasivu wenye manufaa ni

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

.

Hapa \(\lambda_{\mathrm{eff}}\) inawakilisha kasi ya trafiki ya mazingira yenye manufaa, na \(p_{\mathrm{oh}}\) inawakilisha uwezekano wa kusikia kwa njia pasivu usambazaji husika. Kwa hiyo, trafiki ya data na uwezo wa kusikiliza kwa njia pasivu vinapoongezeka, utoshelevu wa uangalizi unaweza kuboreka; mtandao ukiwa kimya sana au njia zikiwa ndefu, mkusanyiko wa taarifa hupungua kasi.

Kikomo kati ya thamani za next-hop za kimataifa na za ndani

Wakati manufaa yanatimiza

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

, chanzo kinatoa matokeo

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

.

Ikiwa mwanafunzi wa TD pia ana hitilafu

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

, basi

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

hupatikana.

Hii ni mojawapo ya hoja kuu za kinadharia za itifaki: Tofauti katika utendaji wa uelekezaji wa ndani haitegemei tu swali “RL ni nzuri au mbaya?”, bali pia kiasi cha taarifa kinachopotea katika uangalizi na usahihi ambao mwanafunzi anakadiria thamani hii ya ndani.

Kikomo cha utenganishaji wa manufaa

Manufaa ya kimataifa ya hatua moja ya mtandao yanafafanuliwa katika chanzo kama mchanganyiko wa mafanikio ya uwasilishaji, nishati ya jumla, ucheleweshaji na gharama ya upotevu. Itifaki ya ndani badala yake huboresha jumla ya manufaa ya ndani ya kila nodi.

Ikiwa baki kati ya manufaa halisi ya kimataifa na jumla ya manufaa ya ndani linaweza kuwekwa kikomo na

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

, tofauti ya utendaji uliopunguzwa kati ya optimum ya kimataifa na optimum ya ndani iliyotenganishwa huwa

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

.

Kikomo cha jumla cha utendaji wa sera

Utafiti unaunganisha uangalizi, ujanibu, makadirio ya TD na utenganishaji wa manufaa na kutoa matokeo yenye masharti yafuatayo:

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

Fomula hii inaeleza ndani ya mfumo mmoja wa kihisabati kwa nini PassiveTD-ZC inaweza kukaribia uelekezaji wa kimataifa katika mitandao yenye msongamano na taarifa nyingi, lakini kwa nini tofauti inaweza kuongezeka katika mitandao iliyo haba/ya njia ndefu.

PassiveTD-ZC Hufanyaje Uamuzi wa Uelekezaji?

Kwa kila jirani mgombea, huhesabiwa alama inayotoa mchango chanya kwa thamani ya TD iliyojifunzwa, ubora wa kiunganishi, forward-confirmation, uaminifu na shughuli; na mchango hasi kwa gharama ya hop iliyokadiriwa kwa njia pasivu na kushindwa kwa chaneli katika historia ya karibu. Ikiwa alama ya jirani bora si kubwa vya kutosha na hali ya TTL/foleni ya paketi inaruhusu, nodi inaweza kuishikilia paketi kwa muda.

Alama ya jirani mgombea imetolewa katika chanzo kama

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

.

Thamani ya TD husasishwa kwa njia ya ndani kama

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

.

Fonksheni ya zawadi hutunuku usambazaji uliofanikiwa na maendeleo yaliyothibitishwa kuelekea sink, huku ikiadhibu usambazaji ulioshindwa, marudio yasiyo ya lazima na kusubiri kwa kutumia taarifa zilizopitwa na wakati.

Jukumu la kitendo cha kusubiri

Nafasi ya vitendo ya PassiveTD-ZC haina majirani pekee; pia ina kitendo cha kusubiri kinachoonyeshwa na \(\varnothing\). Nodi inapokosa ushahidi wa mwelekeo unaoaminika, inaweza kushikilia paketi kwenye foleni badala ya kuituma mara moja kupitia kiunganishi dhaifu.

Hata hivyo, kusubiri si kwa muda usio na kikomo. TTL ikipungua au foleni ikikaribia kujaa, nodi inaweza kutumia jirani bora anayepatikana hata kama taarifa ya mwelekeo ni dhaifu. Utaratibu huu unalenga kupunguza majaribio yasiyo ya lazima katika hatua ya mwanzo, lakini katika mitandao yenye hop ndefu kusubiri kupita kiasi kunaweza kupunguza PDR.

Muundo wa majaribio ya nguvu isiyobadilika

Mojawapo ya chaguo muhimu za kimetodolojia za utafiti ni kutumia modeli ileile ya redio ya kimwili katika hali zote. Nguvu ya wastani inayopokewa inamodeliwa kwa

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

.

Uwezekano wa mafanikio ya paketi unaonyeshwa kama fonksheni laini ya mpito

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

.

Radiusi ya kawaida ya mawasiliano hufafanuliwa kwa sharti

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

na huhifadhiwa katika hali zote karibu

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

.

Kwa njia hii, kigezo changamani kama “kuipa itifaki masafa makubwa zaidi ya redio katika hali ngumu” hakitumiki. Ukubwa wa mtandao hubadilishwa kwa kubadilisha idadi ya nodi, eneo, msongamano na topolojia.

Hali za majaribio

Mipangilio mikuu ya pamoja ni pamoja na slot ya sekunde 0,02, muda wa takriban sekunde 5 kati ya utengenezaji wa data, paketi ya data ya 4000 bit, ujumbe wa sink HELLO wa 200 bit na nguvu ya utumaji isiyobadilika ya \(P_{\mathrm{tx}}=-4.1\) dBm. Matokeo huhesabiwa kwa seed 10 za nasibu.

Matokeo makuu ya PDR na nishati

Majaribio Yanaonyesha Faida ya PassiveTD-ZC Katika Hali Gani?

Kulingana na matokeo ya chanzo, hali zenye nguvu zaidi ni mitandao midogo yenye msongamano na mitandao ya ukubwa wa kati. Katika SD30, PDR ya PassiveTD-ZC haina tofauti yenye umuhimu wa kitakwimu na Beacon-ETX au Global-Cost Heuristic iliyojaribiwa. Katika M120, PassiveTD-ZC na Beacon-ETX pia hazitofautiani kwa kiasi muhimu katika PDR; hata hivyo, matumizi ya jumla ya nishati ya PassiveTD-ZC ni ya chini sana na nishati ya utumaji wa paketi za udhibiti kutoka nodi za kawaida ni sifuri.

SD30: Taarifa ya ndani inakuwa ya kutosha katika mtandao wenye msongamano

Katika SD30, 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

Tofauti ya wastani ya PDR kati ya PassiveTD-ZC na AODV ni +0,0182 na katika jaribio lililooanishwa \(p=0.0116\). Tofauti kati ya PassiveTD-ZC na Beacon-ETX haina umuhimu wa kitakwimu.

Katika hali hii, uwiano wa kurekodi mwelekeo ni 0,960, uchaguzi wa mwelekeo usiojulikana ni 0 na uwiano wa kusubiri ni 0. Kiashiria cha kiutendaji cha upotevu wa taarifa \(\widehat\epsilon_{\mathrm{obs}}\) kinachotumiwa na chanzo ni 0,020 pekee.

M120: PDR inayofanana na Beacon-ETX, nishati ndogo

Matokeo ya M120 ni muhimu hasa kwa upande wa gharama ya udhibiti:

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

Kwa tofauti ya PDR kati ya PassiveTD-ZC na Beacon-ETX, \(p=0.7888\) imeripotiwa, huku tofauti iliyobaki dhidi ya mbinu ya heuristiki ya kimataifa ikiwa na umuhimu. Kwa hiyo, matokeo ya mtandao wa kati hayapaswi kutafsiriwa kama “mbinu ya ndani ilinasa taarifa zote za kimataifa”, bali kwamba iliweza kufidia sehemu muhimu ya udumishaji wa gradienti ya wazi ya ETX kwa kutumia ushahidi pasivu.

Mbinu Hii Hudhoofika Katika Hali Gani?

Taarifa ya mwelekeo pasivu inapokuwa haba, njia inapokuwa ndefu, uwiano wa kusubiri wa nodi unapoongezeka au athari za mbali za mtandao zisipoweza kuwakilishwa na uangalizi wa ndani, faida ya PassiveTD-ZC hupungua. Matokeo ya LH60 na LT120 katika chanzo yanaonyesha wazi mpaka huu.

Hali ya LH60 yenye hop ndefu

Katika LH60:

• 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

Uwiano wa kusubiri wa PassiveTD-ZC ni 0,393, uchaguzi wa mwelekeo usiojulikana ni 0,385 na kiashiria cha kiutendaji cha upotevu wa taarifa ni 0,398. Thamani hizi zinaonyesha kuwa ushahidi pasivu umedhoofika sana ikilinganishwa na SD30 yenye msongamano.

Hali ya muda wa maisha LT120

Katika LT120, PDR ya PassiveTD-ZC ni 0,3707, na PDR ya AODV ni 0,4123. Uwiano wa kusubiri wa PassiveTD-ZC unafikia 0,913. Hii ina maana kwamba sehemu kubwa sana ya paketi hushikiliwa angalau kwa muda kwa sababu imani ya kutosha kuhusu mwelekeo haijaundwa.

Tabia hii huepuka paketi za udhibiti; hata hivyo, wakati kipaumbele ni uaminifu, uelekezaji unaotegemea kabisa taarifa pasivu unaweza kuwa kikwazo.

Kwa nini matokeo ya EL40 yanapaswa kutafsiriwa kwa tahadhari?

Katika topolojia ya mkazo ya EL40 iliyo nyembamba na ndefu, PassiveTD-ZC hutoa PDR ya juu kuliko AODV, Beacon-ETX, LEACH-M na Global-Cost Heuristic zilizojaribiwa. Hata hivyo, idadi ya majaribio ya utumaji kwa kila paketi ni kubwa sana.

Chanzo hakitafsiri matokeo haya kama ushahidi kwamba taarifa ya ndani ni “bora kuliko optimum halisi ya kimataifa”. Global-Cost Heuristic si optimum ya programu yenye nguvu, bali ni heuristiki inayotegemea Dijkstra na kutumia gharama maalum za kingo moja. Jiometri ya mnyororo mwembamba iliipa kumbukumbu ya uthibitisho pasivu wa mfululizo ya PassiveTD-ZC faida katika hali hii maalum.

Nini hutokea usikilizaji pasivu unapokuwa na dosari?

Chanzo pia kinaripoti jaribio la unyeti linalopunguza uwezekano wa mafanikio wa passive overhearing kutoka 1,00 hadi 0,50. SD30 na M120 hubaki thabiti kwa kiasi kwa upande wa PDR, lakini katika LH60 kiashiria cha kiutendaji cha upotevu wa taarifa huongezeka kutoka 0,398 hadi 0,492 na PDR hupungua kidogo.

Matokeo haya yanaendana na mfumo wa kinadharia: katika mitandao yenye msongamano kuna ushahidi pasivu wa ziada zaidi kwa taarifa ileile ya mwelekeo, huku katika mitandao iliyo haba yenye hop ndefu kila uangalizi unaopotea ukiwa wa thamani zaidi.

Hitimisho zinazoungwa mkono na utafiti

• Uelekezaji wa ordinary-node zero-control si uelekezaji usio na taarifa kabisa; huzalisha taarifa pasivu kutoka kwenye trafiki iliyopo ya data.
• Mafanikio ya uangalizi wa ndani hayategemei kuwakilisha mtandao wote wa kimataifa, bali kuwakilisha kwa kutosha manufaa ya next-hop yanayohusiana na uamuzi.
• Hitilafu za ujanibu na uangalizi zinapokuwa ndogo, thamani ya TD ya ndani inaweza kukaribia thamani ya next-hop inayohesabiwa kwa taarifa za kimataifa.
• Katika hali zenye msongamano na za ukubwa wa kati, PassiveTD-ZC inaweza kutoa PDR shindani dhidi ya mbinu zilizojaribiwa za uelekezaji zinazotegemea udhibiti.
• Katika M120, PDR inayofanana na Beacon-ETX imepatikana kwa nishati ya jumla iliyo chini na nishati sifuri ya utumaji wa udhibiti kutoka nodi za kawaida.
• Katika hali iliyo haba na yenye hop ndefu, upotevu wa taarifa pasivu unaweza kuongezeka na AODV au mbinu zinazotumia taarifa za kimataifa zinaweza kuwa za kuaminika zaidi.

Tafsiri ambazo utafiti hauungi mkono

• Haijaonyeshwa kwamba PassiveTD-ZC ndiyo itifaki bora ya uelekezaji katika topolojia zote za WSN.
• Haijathibitishwa kwamba uangalizi wa ndani huunda upya kikamilifu hali ya mtandao wa kimataifa.
• Global-Cost Heuristic si optimum halisi ya kimataifa; chanzo kinaifafanua wazi kama marejeo ya heuristiki.
• Matokeo ya uigaji hayajathibitishwa kwa vifaa halisi au usambazaji wa uga.
• Katika majaribio makuu, uangalizi wa juu uliorahisishwa ulitumika kwa passive header overhearing.
• \(\widehat\epsilon_{\mathrm{obs}}\) si kipimo cha moja kwa moja cha \(\epsilon_o\) au \(\epsilon_{\mathrm{loc}}\) ya kinadharia; ni kiashiria cha kiutendaji pekee.
• Beacon-ETX si utekelezaji kamili uliokomaa wa CTP/RPL; ni ulinganisho uliorahisishwa wa gradienti ya wazi.
• Mpangilio maalum wa vigezo uliotumiwa kwa PassiveTD-ZC katika hali zenye hop ndefu haumaanishi kwamba itifaki zote ziliboreka kwa kila hali.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Kichwa asilia: Locally Observable Reinforcement Learning Routing for Ordinary-Node Zero-Control Wireless Sensor Networks

Waandishi: Wenxing Liao, Xiaofei Shi, Wenquan Li.

Corresponding author: Wenquan Li.

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

Aina ya chanzo: Preprint ya utafiti inayochanganya uchambuzi wa kinadharia na uigaji wa mtandao.

Dokezo la uwasilishaji kwenye PDF: “Preprint submitted to Computer Networks”, 13 Juni 2026.

Tarehe ya kuwasilisha SSRN: 18 Juni 2026.

Jukwaa: SSRN.

SSRN Abstract ID: 6963864.

DOI: 10.2139/ssrn.6963864.

Hali ya mapitio: PDF ya chanzo inaeleza wazi kwamba ni preprint ambayo haijapitia mapitio ya wenzao.

Leseni/hakimiliki: Rekodi ya SSRN inatoa taarifa “All rights reserved; no reuse allowed without permission”. Matini hii ya Verianla haichapishi tena sentensi za chanzo wala muundo wa asili wa jedwali/grafu; inaeleza ukweli wa kisayansi, mahusiano ya kihisabati na thamani za majaribio zilizoripotiwa kwa masimulizi huru na muundo mpya wa jedwali.

Aina ya jaribio: Si jaribio la vifaa/uga, bali ni uigaji unaotegemea modeli ya chaneli isiyotumia waya yenye nguvu isiyobadilika.

Idadi ya marudio: Ulinganisho mkuu ulifanywa kwa seed 10, na thamani za PDR ziliripotiwa kama wastani na muda wa kujiamini wa %95.

Ulinganisho mkuu: AODV, AODV-H, LEACH-M, Beacon-ETX, Global-Cost Heuristic na PassiveTD-ZC.

Ufadhili: Chanzo kinaripoti msaada wa mradi namba 2023KTSCX137 wenye kichwa “Research on Tobacco Aroma Quality Evaluation Based on Aroma Substance Data Analysis” chini ya Guangdong Provincial Characteristic Innovation Project for Regular Universities.

Upatikanaji wa data/kodi: Makala inaeleza kwamba supplementary material itatoa msimbo chanzo wa simulator, usanidi wa hali, orodha ya seed, vigezo vya itifaki na skripti za uchambuzi/michoro. Matini hii ya Verianla haichukulii leseni ya nyenzo hiyo ya ziada kuwa sawa na leseni ya makala kuu.

Vikwazo vikuu: packet-header overhearing iliyorahisishwa; kutopimwa moja kwa moja kwa istilahi za hitilafu za kinadharia; marejeo yaliyorahisishwa ya Beacon-ETX; trafiki ya vipindi visivyobadilika; kutengwa kwa Global-Cost Heuristic katika hali ya lifetime kwa sababu ya gharama ya ukokotoaji; matumizi ya mpangilio wa long-hop kwa PassiveTD-ZC pekee.

Ujenzi upya wa taswira: Unafaa. Mchoro asilia wa Verianla unaweza kuonyesha sink, nodi za kawaida, passive overhearing, forward-confirmation, RSSI, paketi za zero-control na usasishaji wa thamani ya TD kwenye mtandao mmoja. Mpangilio wa asili wa kimuonekano wa grafu za chanzo haupaswi kunakiliwa.

Verianla Live / Live Figure: Inafaa. Katika uhuishaji wenye vigezo visivyobadilika, usambazaji wa paketi, uundaji wa taarifa ya mwelekeo pasivu, forward-confirmation na usasishaji wa alama ya jirani vinaweza kuonyeshwa. Matokeo mapya ya jaribio au PDR isiyokuwapo kwenye chanzo hayapaswi kuzalishwa.