33、高效转发分段与备份可靠实时通信及改进k - 均值聚类算法解析

高效转发分段与备份可靠实时通信及改进k - 均值聚类算法解析

1. 多跳路由与无线传感器网络概述

在网络通信中，每一跳都需要与上下游节点竞争信道。一些研究将多跳传输简化为单跳传输或干扰区域来进行分析，但单跳公平性并不能直接转化为多跳公平性，因为多跳流的不同跳之间存在流量依赖关系。

传感器网络的路由具有很大挑战性，这是由其与传统通信和无线自组织网络不同的特点决定的。一方面，传感器产生的数据流量存在显著冗余，因为多个传感器可能在某一现象附近生成相同的数据，路由协议需要利用这种冗余来提高能源和带宽利用率；另一方面，传感器节点在传输功率、板载能量、处理能力和存储方面受到严格限制，因此需要谨慎管理资源。

无线传感器网络最初是受军事应用（如战场监视）的推动而发展起来的。多跳路由有望成为未来无线通信技术（如移动自组织计算机网络、WLAN 网状网络、无线传感器 - 执行器网络和超宽带无线 USB 扩展）的关键组成部分，也可能在无线数字广播和电视分发中发挥作用。目前，在无线传感器网络领域，状态估计和协议设计的研究大多是分开进行的。在状态估计方面，基于有损网络中单个传感器信息的估计最近得到了广泛研究，但这些估计技术只是将网络视为一个具有某种数据丢失模型的端到端通信信道，并且被动地适应底层通信协议。

通信容错方案大致可分为主动和被动两种。主动方案中，故障恢复过程在消息传输期间一直运行，以应对可能的故障；而被动方案则在检测到故障后才启动恢复过程。

2. 转发分段备份方案

当网络中的某个组件发生故障时，所有经过该组件的可靠连接都必须通过备份路径重新路由，这个过程称为故障恢复，它包括故障检测、故障报告和备份激活三个阶段。故障恢复延迟（即恢复时间