Дар шабакаҳои сенсории бесим алгоритмҳои масирсозӣ одатан барои қабули қарори беҳтар ҳолати энергияи гиреҳҳои ҳамсоя, дарозии навбат, сифати пайваст ё топологияи шабакаро мубодила мекунанд. Ин мубодилаи иттилоот метавонад сифати қарорро беҳтар кунад; аммо дар сенсорҳои бо батарея коркунанда бастаҳои идоракунӣ низ энергия сарф мекунанд, канали бесимро банд месозанд ва мураккабии протоколро зиёд мекунанд. Ин таҳқиқот масъалаи сахттареро баррасӣ мекунад: Гиреҳҳои одии сенсорӣ то кадом андоза метавонанд ба рафтори масирсозии ба иттилои глобалӣ асосёфта наздик шаванд, бе он ки барои масирсозӣ ягон бастаи иловагии идоракунӣ фиристанд ва ба бастаҳои додаҳои барнома майдонҳои махсус барои омӯзиш илова кунанд?

Бо ин мақсад муаллифон протоколи масирсозии маҳаллии мушоҳидашавандаеро бо номи PassiveTD-ZC таҳия мекунанд. “ZC” маҳдудияти ordinary-node zero-control-ро ифода мекунад: sink метавонад паёми HELLO пахш кунад, аммо гиреҳҳои одӣ HELLO, RREQ/RREP, огоҳии энергия, огоҳии навбат ё бастаи идоракунии омӯзиш намефиристанд. Қарори масирсозӣ ба ҷойи ин аз ҳолати энергӣ ва навбати худи гиреҳ, RSSI, бозхӯрди PHY/MAC, гӯшкунии пассивӣ, фаъолияти ҳамсоя, эътимод, далели самт ва иттилои forward-confirmation, ки воқеан аз ҷониби гиреҳи навбатӣ дубора фиристода шудани бастаро нишон медиҳад, омӯхта мешавад.

Таҳлили назариявӣ раванди қарори маҳаллиро ҳамчун POMDP муайян мекунад ва иддао намекунад, ки мушоҳидаи маҳаллӣ тамоми ҳолати глобалии шабакаро аз нав месозад. Ҳадаф натиҷаи маҳдудтар, вале аз нигоҳи қарор муҳим аст: Оё мушоҳидаҳои маҳаллӣ қисми зиёди иттилоотеро, ки судмандии ояндаи интихоби next-hop-ро муайян мекунад, нигоҳ дошта метавонанд? Дар зери фарзияҳои ошкор оид ба маҳаллӣ будан, кофӣ будани мушоҳида, хатои омӯзиши TD ва ҷудокунии судмандӣ, манбаъ барои ин равиш ҳудудҳои шартии самаранокиро ҳосил мекунад.

Дар озмоишҳои қувваи доимӣ, ки бо даҳ seed-и тасодуфии гуногун гузаронида шуданд, PassiveTD-ZC дар шабакаи хурди зич PDR-и наздик ба эвристикаи санҷишии истифодабарандаи иттилои глобалиро таъмин мекунад. Дар шабакаи миёнаҳаҷм бо Beacon-ETX PDR-и монанд медиҳад, вале энергияи умумии хеле камтар истифода мебарад ва энергияи интиқоли идоракунии гиреҳҳои одӣ сифр аст. Баръакс, дар топологияҳои тунук ва дорои hop-ҳои дароз, дер ё нокифоя ташаккул ёфтани иттилои пассивӣ талафи самаранокиро зиёд мекунад. Аз ин рӯ, таҳқиқот омӯзиши маҳаллии zero-control-ро на ҳамчун ҳалли универсалии масирсозӣ, балки ҳамчун равиши шартӣ барои шабакаҳое пешниҳод мекунад, ки дар онҳо трафики идоракунӣ гарон ва далели пассивӣ ба қадри кофӣ бой аст.

Модели шабака ва маҳдудияти “zero-control”

Шабака дар минтақаи дученакаи

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

аз як sink ва \(N\) гиреҳи одии сенсорӣ иборат аст. Гиреҳҳои одӣ идентификатори sink-ро медонанд; аммо дар қарорҳои масирсозӣ координатаҳои худ, координатаи sink, координатаҳои ҳамсоягон ё топологияи глобалиро истифода намебаранд.

Бастаҳои барнома бо чанд hop ба sink интиқол дода мешаванд. Дар бастаҳо метавонанд майдонҳое бошанд, ки шабакаи амалӣ аллакай талаб мекунад, аз ҷумла source ID, destination ID, фиристандаи ҷории MAC, қабулкунандаи next-hop, packet ID, TTL ва дарозии payload. Аммо майдони махсусе, ки сатҳи энергияи ҳамсоя, дарозии навбат, тахмини sink-hop, координата ё ҳолати омӯзишро интиқол диҳад, илова карда намешавад.

Ба sink иҷозат дода мешавад, ки паёми даврии HELLO пахш кунад. Аммо гиреҳҳои одӣ ин паёмҳоро танҳо қабул мекунанд; онҳоро дубора пахш намекунанд. Аз ин рӯ, “zero-control” маънои набудани ягон иттилои идоракунӣ дар шабакаро надорад. Маънои дақиқаш ин аст, ки гиреҳҳои одӣ бастаи иловагии идоракунии масирсозиро интиқол намедиҳанд.

PassiveTD-ZC Аз Кадом Иттилоот Истифода Мебарад?

PassiveTD-ZC ба ҷойи мустақим талаб кардани ҳолати пинҳонӣ ё глобалии ҳамсоягон аз далелҳои маҳаллие меомӯзад, ки трафики муқаррарии додаҳо ба вуҷуд меорад. Ҳолати омӯзиш аз сатҳи маҳаллии энергия ва навбат, сатҳи TTL-и баста, эътимод, синфи самти пассивӣ, сифати пайвасти асосёфта ба RSSI, forward-confirmation ва фаъолияти ҳамсоя иборат аст.

Ҳолате, ки гиреҳи \(i\) барои ҳамсояи номзад \(j\) истифода мебарад, дар манбаъ ҳамчун

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

муайян шудааст.

Дар ин вектори ҳолат координата, масофа то sink, топологияи глобалӣ, энергияи воқеии боқимондаи ҳамсоя ё дарозии воқеии навбати ӯ вуҷуд надорад.

Иттилои самти пассивӣ чӣ гуна ташаккул меёбад?

Синфи самт кунҷи геометрӣ нест. Агар ҳамсоя ҳангоми мустақиман ба sink фиристодани баста шунида шуда бошад, он қавитарин далели пешрафтро дорад. Агар ҳамсоя бастаро ба гиреҳи дигаре фиристад, ки қаблан маълум буд ба самти sink пеш меравад, далели ғайримустақими пешрафт ба вуҷуд меояд. Агар ҳамсоя фаъол бошад, вале далели пешрафт ба самти sink надошта бошад, ба синфи заифтар; агар фаъол набошад ё иттилои қобили истифода вуҷуд надошта бошад, ба синфи дорои афзалияти пасттарин гузошта мешавад.

Ин механизм кӯшиш мекунад бе донистани координатаҳо градиенти нисбии масирсозӣ созад. Аммо барои ташаккули ин градиент дар шабака бояд трафики додаҳои мушоҳидашаванда мавҷуд бошад.

Forward confirmation чаро муҳим аст?

Агар гиреҳи \(i\) пас аз фиристодани баста ба \(j\) пассивона шунавад, ки ҳамон packet ID аз ҷониби \(j\) дубора интиқол дода шуд, forward-confirmation ба вуҷуд меояд. Бо ин роҳ на танҳо муваффақ будани қисми \(i\rightarrow j\)-и пайваст, балки воқеан ба марҳилаи навбатӣ гузаштани баста низ бо далели маҳаллӣ тасдиқ мешавад.

Ин механизм майдони махсуси омӯзишро талаб намекунад; packet ID-и мавҷуда ва иттилои фиристанда/қабулкунандаи MAC кофӣ аст.

Оё Мушоҳидаи Маҳаллӣ Метавонад Ҳолати Глобалии Шабакаро Иваз Кунад?

Дар ҳолати умумӣ — не. Таҳқиқот иддао намекунад, ки гиреҳ аз мушоҳидаҳои маҳаллии худ тамоми ҳолати глобалии шабакаро барқарор мекунад. Натиҷаи назариявӣ маҳдудтар аст: Дар шароити муайяни маҳаллӣ будан ва кофӣ будани тахминӣ, мушоҳидаи маҳаллӣ метавонад аз ҷиҳати иттилооте, ки судмандии ояндаи қарори ҷории next-hop-ро муайян мекунад, ба ҳолати глобалӣ наздик шавад.

Фарқи MDP-и глобалӣ ва POMDP-и маҳаллӣ

Ҳолати глобалии шабака бо

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

нишон дода мешавад. Дар ин ҷо энергияҳо, навбатҳо, ҳолатҳои пайваст/канал, ҳолати рақобати MAC, ҳолатҳои бастаҳо ва графи пайвастшавии тамоми шабака мавҷуданд.

Масъалаи масирсозии мутамарказ бо иттилои глобалӣ метавонад ҳамчун раванди қабули қарори Марков

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

ифода карда шавад.

Аммо гиреҳи одӣ \(S_t\)-ро дида наметавонад. Он танҳо мушоҳидаи маҳаллии

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

дорад. Аз ин рӯ, масъалаи қарори гиреҳи \(i\) POMDP мебошад.

Тағйирёбандаи иттилои вобаста ба қарор

Манбаъ судмандии дисконтшудаи ояндаи масирсозиро, ки ҳангоми масирсозӣ тавассути next-hop-и номзад \(j\) ба вуҷуд меояд, бо

\[ Y_{ij}(t) \]

нишон медиҳад. Ин бузургӣ маҷмӯи дисконтшудаи мукофоти расонидан, арзиши энергия, таъхир ва арзиши талаф/интиқоли дубораро ифода мекунад.

Сиёсати глобалӣ метавонад аз

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

истифода барад, дар ҳоле ки сиёсати маҳаллӣ танҳо ба

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

дастрасӣ дорад.

Аз ин рӯ, манбаъ на ба он ки чӣ қадар аз тамоми ҳолати шабака гум шудааст, балки ба иттилои шартии мутақобилаи зерин тамаркуз мекунад:

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

Агар ин қимат хурд бошад, қисми муҳими иттилое, ки дар \(S_t\) мавҷуд аст ва воқеан барои қарори next-hop муфид мебошад, дар \(O_i\) нигоҳ дошта шудааст.

Markov blanket-и маҳаллӣ

Таҳқиқот local routing Markov blanket-еро муайян мекунад, ки фарз мекунад судмандии next-hop асосан аз ҳолати энергӣ/навбати худи гиреҳ, пайвасти физикӣ, рақобати маҳаллии MAC, таърихи наздик ва далели рафтори пассивии ҳамсоя вобаста аст.

Хатои маҳаллӣ будан \(\epsilon_{\mathrm{loc}}\) таъсирҳоеро ифода мекунад, ки ин пардаи маҳаллӣ шарҳ дода наметавонад, ба монанди навбатҳо дар гиреҳҳои дур, терминалҳои пинҳонӣ ё рақобати дурдаст. Хатои мушоҳида \(\epsilon_o\) бошад талаферо ифода мекунад, ки аз муаррифии ҳолати воқеии маҳаллӣ бо RSSI, эътимод, синфи самт ва дигар нишондиҳандаҳои маҳдуд ба вуҷуд меояд.

Манбаъ ду ҷузъи хаторо

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

ба ҳамин шакл якҷо мекунад ва фарқи тақсимоти қарор-судмандиро дар зери иттилои глобалӣ ва маҳаллӣ тавассути масофаи вариатсияи умумӣ маҳдуд мекунад.

Ҳудуди иттилоотӣ-назариявӣ

Вақте судмандии \(Y_{ij}\) ба \(K\) сатҳ дискретӣ карда мешавад, манбаъ ҳудуди

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

ро ҳосил мекунад. Дар ин ҷо \(h_2\) функсияи энтропияи дуӣ мебошад.

Дар натиҷа иттилои вобаста ба қароре, ки мушоҳидаи маҳаллӣ нигоҳ медорад, аз поён бо

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

маҳдуд карда мешавад.

Маънои ин нобаробариҳо он нест, ки “иттилои маҳаллӣ ба иттилои глобалӣ баробар аст”. Маъно ин аст, ки вақте \(\epsilon_I\) хурд аст, ҳолати маҳаллӣ метавонад қисми зиёди иттилои глобалии марбут ба судмандии next-hop-ро нигоҳ дорад.

Усул ва Бозёфтҳои Таҳқиқот

Эҳтимоли ба вуҷуд омадани мушоҳидаи пассивӣ

Муваффақияти равиши маҳаллии zero-control ба он вобаста аст, ки оё трафики додаҳо воқеан мушоҳида тавлид мекунад. Манбаъ бо тақрибан ҳисоб кардани шумораи рӯйдодҳои муфиди пассивӣ дар равзанаи мушоҳидаи дарозии \(W\), эҳтимоли умуман ба даст наомадани мушоҳидаро чунин медиҳад:

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

.

Эҳтимоли мавҷуд будани ҳадди ақал як мушоҳидаи муфиди пассивӣ бошад

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

мешавад.

Дар ин ҷо \(\lambda_{\mathrm{eff}}\) суръати трафики муфиди муҳитиро ва \(p_{\mathrm{oh}}\) эҳтимоли пассивона шунида шудани интиқоли дахлдорро ифода мекунад. Аз ин рӯ, бо зиёд шудани трафики додаҳо ва имконияти гӯшкунии пассивӣ кофӣ будани мушоҳида метавонад беҳтар шавад; агар шабака хеле ором ё роҳҳо дароз бошанд, ҷамъшавии иттилоот суст мешавад.

Ҳудуди байни қиматҳои глобалӣ ва маҳаллии next-hop

Вақте судмандӣ

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

аст, манбаъ натиҷаи

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

ро ҳосил мекунад.

Агар омӯзандаи TD инчунин хатои

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

дошта бошад,

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

ба даст меояд.

Ин яке аз меҳварҳои назариявии протокол аст: Фарқи самаранокии масирсозии маҳаллӣ на танҳо ба саволи “RL хуб аст ё бад?” вобаста аст, балки ба он ҳам вобаста мебошад, ки мушоҳида чӣ қадар иттилоотро аз даст медиҳад ва омӯзанда ин қимати маҳаллиро то чӣ андоза дуруст тахмин мекунад.

Ҳудуди ҷудокунии судмандӣ

Судмандии глобалии якқадамаи шабака дар манбаъ ҳамчун таркиби муваффақияти расонидан, энергияи умумӣ, таъхир ва арзиши талаф муайян мешавад. Протоколи маҳаллӣ бошад ба ҷойи ин маҷмӯи судмандиҳои маҳаллии гиреҳҳоро оптимизатсия мекунад.

Агар боқимондаи байни судмандии воқеии глобалӣ ва маҷмӯи судмандиҳои маҳаллӣ бо

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

маҳдуд карда шавад, фарқи дисконтшудаи самаранокӣ байни оптимуми глобалӣ ва оптимуми маҳаллии ҷудошуда

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

мешавад.

Ҳудуди умумии самаранокии сиёсат

Таҳқиқот мушоҳида, маҳаллӣ будан, тахмини TD ва ҷудокунии судмандиро якҷо карда, натиҷаи шартии зеринро медиҳад:

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

Ин формула дар як чаҳорчӯбаи математикӣ мефаҳмонад, ки чаро PassiveTD-ZC дар шабакаҳои зич ва иттилоотан бой метавонад ба масирсозии глобалӣ наздик шавад, аммо дар шабакаҳои тунук/роҳҳои дароз чаро фарқ метавонад калон шавад.

PassiveTD-ZC Қарори Масирсозиро Чӣ Гуна Мегирад?

Барои ҳар ҳамсояи номзад холе ҳисоб карда мешавад, ки барои қимати омӯхташудаи TD, сифати пайваст, forward-confirmation, эътимод ва фаъолият саҳми мусбат; барои арзиши hop-и пассивона тахминшуда ва нокомиҳои канали таърихи наздик саҳми манфӣ медиҳад. Агар холи беҳтарин ҳамсоя ба қадри кофӣ баланд набошад ва ҳолати TTL/навбати баста иҷозат диҳад, гиреҳ метавонад бастаро муваққатан нигоҳ дорад.

Холи ҳамсояи номзад дар манбаъ чунин дода шудааст:

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

.

Қимати TD бошад ба таври маҳаллӣ

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

нав карда мешавад.

Функсияи мукофот интиқоли муваффақ ва пешрафти тасдиқшуда ба самти sink-ро мукофот медиҳад, аммо интиқоли ноком, такрори нолозим ва интизор шудан бо иттилои кӯҳнаро ҷазо медиҳад.

Нақши амали интизоршавӣ

Дар фазои амалҳои PassiveTD-ZC танҳо ҳамсоягон нестанд; амали интизоршавӣ, ки бо \(\varnothing\) нишон дода мешавад, низ мавҷуд аст. Вақте гиреҳ далели боэътимоди самтро пайдо намекунад, метавонад ба ҷойи фавран фиристодани баста ба пайвасти заиф онро дар навбат нигоҳ дорад.

Аммо интизоршавӣ бемаҳдуд нест. Агар TTL кам шавад ё навбат ба пур шудан наздик шавад, гиреҳ ҳатто бо иттилои заифи самт метавонад беҳтарин ҳамсояи мавҷударо истифода барад. Ин механизм ҳадаф дорад кӯшишҳои нолозими марҳилаи ибтидоиро кам кунад, аммо дар шабакаҳои дорои hop-ҳои дароз интизории аз ҳад зиёд метавонад PDR-ро паст кунад.

Тарҳи озмоиши қувваи доимӣ

Яке аз интихобҳои муҳими методологии таҳқиқот истифодаи ҳамон як модели физикии радио дар ҳамаи сенарияҳо мебошад. Қувваи миёнаи қабулшуда бо

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

моделсозӣ мешавад.

Эҳтимоли муваффақияти баста ҳамчун функсияи гузариши нарм

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

дода мешавад.

Радиуси номиналии иртибот бо шарти

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

муайян карда шуда, дар ҳамаи сенарияҳо тақрибан

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

нигоҳ дошта мешавад.

Ҳамин тавр, тағйирёбандаи омехтакунандае монанди “дар сенарияи душвор ба протокол диапазони радиои калонтар додан” истифода намешавад. Андозаи шабака бо тағйири шумораи гиреҳҳо, масоҳат, зичӣ ва топология миқёспазир карда мешавад.

Сенарияҳои озмоиш

Дар танзимоти умумии асосӣ slot-и 0,02 сония, фосилаи тавлиди додаҳои тақрибан 5 сония, бастаи додаҳои 4000 bit, паёми sink HELLO-и 200 bit ва қувваи собити фиристодани \(P_{\mathrm{tx}}=-4.1\) dBm мавҷуд аст. Натиҷаҳо аз рӯи 10 seed-и тасодуфӣ ҳисоб карда мешаванд.

Натиҷаҳои асосии PDR ва энергия

Озмоишҳо Дар Кадом Шароит Барои PassiveTD-ZC Бартарӣ Нишон Медиҳанд?

Тибқи натиҷаҳои манбаъ, қавитарин режимҳо шабакаҳои хурди зич ва миёнаҳаҷм мебошанд. Дар SD30 PDR-и PassiveTD-ZC нисбат ба Beacon-ETX ва Global-Cost Heuristic-и санҷидашуда фарқи аз ҷиҳати оморӣ аҳамиятнок нишон намедиҳад. Дар M120 низ PassiveTD-ZC ва Beacon-ETX аз ҷиҳати PDR фарқи назаррас надоранд; аммо истеъмоли умумии энергияи PassiveTD-ZC хеле камтар аст ва энергияи интиқоли бастаи идоракунии гиреҳҳои одӣ сифр мебошад.

SD30: Дар шабакаи зич иттилои маҳаллӣ кофӣ мешавад

Дар 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

Фарқи миёнаи PDR байни PassiveTD-ZC ва AODV +0,0182 аст ва дар санҷиши ҷуфтшуда \(p=0.0116\) мебошад. Фарқи байни PassiveTD-ZC ва Beacon-ETX бошад аз ҷиҳати оморӣ аҳамиятнок нест.

Дар ин сенария таносуби сабти самт 0,960, интихоби самти номаълум 0 ва таносуби интизоршавӣ 0 аст. Нишондиҳандаи амалиётии талафи иттилоот \(\widehat\epsilon_{\mathrm{obs}}\), ки манбаъ истифода мекунад, ҳамагӣ 0,020 мебошад.

M120: PDR-и монанд ба Beacon-ETX, энергияи камтар

Натиҷаҳои M120 махсусан аз ҷиҳати арзиши идоракунӣ ҷолиби диққатанд:

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

Барои фарқи PDR байни PassiveTD-ZC ва Beacon-ETX \(p=0.7888\) гузориш мешавад, дар ҳоле ки фарқи боқимонда нисбат ба усули эвристикии глобалӣ аҳамиятнок аст. Аз ин рӯ, натиҷаи шабакаи миёна набояд чунин хонда шавад, ки “усули маҳаллӣ тамоми иттилои глобалиро гирифт”, балки ин ки қисми муҳими нигоҳдории градиенти ошкори ETX-ро бо далели пассивӣ ҷуброн карда тавонист.

Усул Дар Кадом Шароит Заъиф Мешавад?

Вақте иттилои самти пассивӣ кам мешавад, роҳ дароз мешавад, таносуби интизории гиреҳ боло меравад ё таъсирҳои дурдасти шабака бо мушоҳидаҳои маҳаллӣ муаррифӣ шуда наметавонанд, бартарии PassiveTD-ZC кам мешавад. Натиҷаҳои LH60 ва LT120 дар манбаъ ин ҳудудро равшан нишон медиҳанд.

Сенарияи LH60 бо hop-ҳои дароз

Дар 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

Таносуби интизории PassiveTD-ZC 0,393, интихоби самти номаълум 0,385 ва нишондиҳандаи амалиётии талафи иттилоот 0,398 аст. Ин қиматҳо нишон медиҳанд, ки далели пассивӣ нисбат ба SD30-и зич ба таври ҷиддӣ заъиф шудааст.

Сенарияи умри LT120

Дар LT120 PDR-и PassiveTD-ZC 0,3707 ва PDR-и AODV 0,4123 аст. Таносуби интизории PassiveTD-ZC ба 0,913 мерасад. Яъне қисми хеле зиёди бастаҳо аз сабаби ташаккул наёфтани эътимоди кофии самт ҳадди ақал муваққатан нигоҳ дошта мешаванд.

Ин рафтор аз бастаҳои идоракунӣ канорагирӣ мекунад; аммо вақте боэътимодӣ дар ҷои аввал аст, масирсозии комилан вобаста ба иттилои пассивӣ метавонад маҳдудкунанда гардад.

Чаро натиҷаи EL40 бояд бо эҳтиёт шарҳ дода шавад?

Дар топологияи стрессии тангу дарози EL40, PassiveTD-ZC нисбат ба AODV, Beacon-ETX, LEACH-M ва Global-Cost Heuristic-и санҷидашуда PDR-и баландтар медиҳад. Аммо шумораи кӯшишҳои интиқол ба ҳар баста хеле баланд аст.

Манбаъ ин натиҷаро ҳамчун далели он ки иттилои маҳаллӣ “аз оптимуми ҳақиқии глобалӣ беҳтар аст” шарҳ намедиҳад. Global-Cost Heuristic оптимуми барномасозии динамикӣ нест, балки эвристикаи асосёфта ба Dijkstra мебошад, ки арзишҳои муайяни як-канорро истифода мебарад. Геометрияи занҷири танг ба хотираи пайдарпайи тасдиқи пассивии PassiveTD-ZC дар ҳамин сенарияи махсус бартарӣ додааст.

Вақте гӯшкунии пассивӣ номукаммал аст, чӣ мешавад?

Манбаъ инчунин санҷиши ҳассосиятро гузориш медиҳад, ки эҳтимоли муваффақияти passiv overhearing-ро аз 1,00 то 0,50 паст мекунад. Дар ҳоле ки SD30 ва M120 аз ҷиҳати PDR нисбатан устувор мемонанд, дар LH60 нишондиҳандаи амалиётии талафи иттилоот аз 0,398 то 0,492 боло меравад ва PDR каме паст мешавад.

Ин натиҷа бо чаҳорчӯбаи назариявӣ мувофиқ аст: дар шабакаҳои зич барои ҳамон иттилои самт далелҳои эҳтиётии пассивӣ бештар мавҷуданд, дар ҳоле ки дар шабакаҳои тунуки дорои hop-ҳои дароз ҳар мушоҳидаи гумшуда арзишмандтар аст.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Масирсозии ordinary-node zero-control масирсозии комилан бе иттилоот нест; он аз трафики мавҷудаи додаҳо иттилои пассивӣ тавлид мекунад.
• Муваффақияти мушоҳидаи маҳаллӣ на ба он вобаста аст, ки тамоми шабакаи глобалиро муаррифӣ кунад, балки ба он ки судмандии next-hop-и вобаста ба қарорро ба қадри кофӣ хуб муаррифӣ намояд.
• Вақте хатогиҳои маҳаллӣ будан ва мушоҳида хурданд, қимати маҳаллии TD метавонад ба қимати next-hop, ки бо иттилои глобалӣ ҳисоб шудааст, наздик шавад.
• Дар сенарияҳои зич ва миёнаҳаҷм PassiveTD-ZC метавонад нисбат ба усулҳои санҷидашудаи масирсозии ба идоракунӣ асосёфта PDR-и рақобатпазир диҳад.
• Дар M120 PDR-и монанд ба Beacon-ETX бо энергияи умумии камтар ва энергияи сифрии интиқоли идоракунии гиреҳҳои одӣ ба даст омадааст.
• Дар режимҳои тунук ва дорои hop-ҳои дароз талафи иттилои пассивӣ метавонад зиёд шавад ва AODV ё усулҳои истифодабарандаи иттилои глобалӣ боэътимодтар бошанд.

Тафсирҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки PassiveTD-ZC дар ҳамаи топологияҳои WSN беҳтарин протоколи масирсозӣ аст.
• Исбот нашудааст, ки мушоҳидаи маҳаллӣ ҳолати глобалии шабакаро пурра аз нав месозад.
• Global-Cost Heuristic оптимуми ҳақиқии глобалӣ нест; манбаъ онро ошкоро ҳамчун истиноди эвристикӣ муайян мекунад.
• Натиҷаҳои симулятсия бо таҷҳизоти воқеӣ ё ҷойгиркунии саҳроӣ тасдиқ нашудаанд.
• Дар озмоишҳои асосӣ барои passiv header overhearing мушоҳидашавии баланди идеализатсияшуда истифода шудааст.
• \(\widehat\epsilon_{\mathrm{obs}}\) ченаки мустақими \(\epsilon_o\) ё \(\epsilon_{\mathrm{loc}}\)-и назариявӣ нест; танҳо нишондиҳандаи амалиётӣ мебошад.
• Beacon-ETX татбиқи комилан баркамоли CTP/RPL нест; муқоисаи содакардашудаи градиенти ошкор аст.
• Танзими махсуси параметрҳо барои PassiveTD-ZC дар сенарияҳои hop-и дароз маънои онро надорад, ки ҳамаи протоколҳо барои ҳар сенария алоҳида оптимизатсия шудаанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Унвони аслӣ: Locally Observable Reinforcement Learning Routing for Ordinary-Node Zero-Control Wireless Sensor Networks

Муаллифон: Wenxing Liao, Xiaofei Shi, Wenquan Li.

Corresponding author: Wenquan Li.

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

Навъи манбаъ: Preprint-и таҳқиқотӣ, ки таҳлили назариявӣ ва симулятсияи шабакаро якҷо мекунад.

Ёддошти пешниҳоди PDF: “Preprint submitted to Computer Networks”, 13 Июн 2026.

Санаи пешниҳоди SSRN: 18 Июн 2026.

Платформа: SSRN.

SSRN Abstract ID: 6963864.

DOI: 10.2139/ssrn.6963864.

Ҳолати рецензия: PDF-и манбаъ ошкоро мегӯяд, ки он preprint-и аз рецензияи ҳамтоён нагузашта мебошад.

Литсензия/ҳуқуқи муаллиф: Сабти SSRN маълумоти “All rights reserved; no reuse allowed without permission”-ро медиҳад. Ин матни Verianla ҷумлаҳои манбаъ ё тарҳи аслии ҷадвал/графикро бознашр намекунад; далелҳои илмӣ, муносибатҳои математикӣ ва қиматҳои таҷрибавии гузоришшударо бо баёни мустақил ва сохтори нави ҷадвал шарҳ медиҳад.

Навъи озмоиш: Озмоиши таҷҳизотӣ/саҳроӣ нест, балки симулятсияест, ки ба модели канали бесими қувваи доимӣ асос ёфтааст.

Шумораи такрорҳо: Муқоисаҳои асосӣ бо 10 seed гузаронида шуда, қиматҳои PDR бо миёна ва фосилаи эътимоди %95 гузориш шудаанд.

Муқоисаҳои асосӣ: AODV, AODV-H, LEACH-M, Beacon-ETX, Global-Cost Heuristic ва PassiveTD-ZC.

Маблағгузорӣ: Манбаъ дастгирии лоиҳаи рақами 2023KTSCX137 бо унвони “Research on Tobacco Aroma Quality Evaluation Based on Aroma Substance Data Analysis”-ро дар доираи Guangdong Provincial Characteristic Innovation Project for Regular Universities гузориш медиҳад.

Дастрасии дода/код: Мақола мегӯяд, ки дар supplementary material коди манбаъии simulator, конфигуратсияи сенария, рӯйхати seed, параметрҳои протокол ва скриптҳои таҳлил/расмҳо пешниҳод хоҳанд шуд. Ин матни Verianla литсензияи маводи иловагиро бо литсензияи мақолаи асосӣ яксон намешуморад.

Маҳдудиятҳои асосӣ: packet-header overhearing-и идеализатсияшуда; мустақим чен нашудани истилоҳҳои хатои назариявӣ; истиноди содакардашудаи Beacon-ETX; трафики даврии собит; берун мондани Global-Cost Heuristic аз сенарияи lifetime аз сабаби арзиши ҳисоббарорӣ; татбиқи танзими long-hop танҳо барои PassiveTD-ZC.

Бозсозии визуалӣ: Мувофиқ аст. Схемаи аслии Verianla метавонад sink, гиреҳҳои одӣ, passiv overhearing, forward-confirmation, RSSI, бастаи zero-control ва навсозии қимати TD-ро дар як шабака нишон диҳад. Тарҳи эстетикии аслии графикҳои манбаъ набояд нусхабардорӣ шавад.

Verianla Live / Live Figure: Мувофиқ аст. Дар аниматсияи дорои параметрҳои собит метавон интиқоли баста, ташаккули иттилои самти пассивӣ, forward-confirmation ва навсозии холи ҳамсояро нишон дод. Натиҷаи нави озмоиш ё PDR-и дар манбаъ набуда набояд тавлид шавад.