25、超越 TCP/IP：上下文感知架构

超越 TCP/IP：上下文感知架构

1. 引言

无线通信在各种应用中越来越普及，已成为我们日常生活的一部分。新的无线技术发展速度超过了网络技术。目前基本的网络技术是 TCP/IP 通信模型，该模型是为有线网络设计的，在设计时并未考虑无线网络的需求和应用。因此，TCP/IP 模型在无线和移动环境中存在局限性，且这种局限性在未来的无线环境中可能会变得更加突出。

通过对 Wi-Fi 网络能耗的测量，我们发现 TCP/IP 并不高效，这表明需要一种新的架构。这种新架构应包含智能机制，能够决定哪种通信协议适合网络中的特定情况（目标），并调整所选协议的参数，以更好地应对网络的当前和未来状态。

2. TCP/IP 在 Wi-Fi 网络中的局限性

在 Wi-Fi 网络中进行文件传输实验，传输功率为 100 mW，接收器距离 2 米且信号质量足以避免 MAC 层重传。将 100 Mbytes 文件分割成 100 字节的 TCP/IP 数据包进行传输，结果显示：
- 发送 TCP/IP 数据包中一个有用比特的有效载荷，大约需要 700 nJ 的能量。
- 处理器一个周期大约需要 0.07 nJ，发送一个有效载荷比特的能量约等于处理器 10000 个周期的能量。
- 测量 100 Mbytes 中一个比特的能耗，传输一个比特需要 70 nJ。由此可推断，TCP/IP 环境传输一个有用比特平均比传输一个比特多消耗约 10 倍的能量。

造成高能耗的原因主要有两个：
- 小 IP 数据包的传输需要大量小信令数据包。
- TCP/IP 架构产生的开销比特数量较多。

其他在传感器网络上的实验也得出了相同的结论：