孫佳美，任秀麗

(遼寧大學(xué)信息學(xué)院，沈陽(yáng)110036)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Network)是由大量多功能、低功耗、廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)或基站組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)間采用自組織無(wú)線通信的方式建立連接并傳遞信息，協(xié)同完成特定功能[1]。傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量和通信帶寬等資源極為有限，如何設(shè)置有效的能量均衡策略，控制節(jié)點(diǎn)的能量消耗成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究的重點(diǎn)。

針對(duì)低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，IETF工作組制定了RPL路由協(xié)議[2]。在RPL路由協(xié)議中，根據(jù)路由度量計(jì)算節(jié)點(diǎn)rank值，通過(guò)比較節(jié)點(diǎn)rank值選擇下一跳。節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)包發(fā)送頻率，減少了節(jié)點(diǎn)能耗。但采用跳數(shù)作為路由度量，與節(jié)點(diǎn)間實(shí)際距離存在偏差。而且跳數(shù)少的路徑其單跳距離可能較長(zhǎng)，影響鏈路質(zhì)量。

關(guān)于RPL路由協(xié)議的優(yōu)化研究中，文獻(xiàn)[3](ELT-RPL)提出了一種期望壽命路由度量，用于估算網(wǎng)絡(luò)中瓶頸節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間，以此構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌徊⒁罁?jù)最大最小原則選擇父節(jié)點(diǎn)，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。但該協(xié)議增加了控制包的數(shù)量造成包碰撞率增加，導(dǎo)致收包率下降。文獻(xiàn)[4](OBL-RPL)通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的剩余能量進(jìn)行分級(jí)和調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的通信半徑的方法，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。該協(xié)議均衡了節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，但會(huì)增加路徑跳數(shù)，并且存在網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)現(xiàn)象。文獻(xiàn)[5](EAM-RPL)將鏈路質(zhì)量與節(jié)點(diǎn)能耗相結(jié)合，提出了能量感知路由度量。該路由協(xié)議延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。但在網(wǎng)絡(luò)后期，由于父節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息更新不及時(shí)，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)做出錯(cuò)誤的路由選擇，加速瓶頸節(jié)點(diǎn)的死亡。文獻(xiàn)[6](HE-CRPL)提出一種高效的基于簇父集協(xié)作通信的路由協(xié)議，該協(xié)議在選擇簇父節(jié)點(diǎn)時(shí)綜合考慮節(jié)點(diǎn)的通信可靠性與節(jié)點(diǎn)的剩余能量，并引入期望壽命ELT進(jìn)行最優(yōu)簇父集選擇。雖然延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期，但增加了簇父節(jié)點(diǎn)之間的通信量。文獻(xiàn)[7](HIT-RPL)提出一種基于機(jī)會(huì)路由的RPL路由協(xié)議。節(jié)點(diǎn)采用任播的方式傳輸數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的傳輸不依賴(lài)某一固定鏈路。雖然提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，但目的節(jié)點(diǎn)會(huì)接收到多個(gè)來(lái)自不同路徑的相同數(shù)據(jù)包，增加了目的節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。文獻(xiàn)[8](EB-RPL)提出一種帶有電量估算的路由協(xié)議，設(shè)計(jì)了一種基于能量消耗速率的父節(jié)點(diǎn)電量估算策略，通過(guò)估算父節(jié)點(diǎn)電量進(jìn)行路由決策。延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生命周期，但節(jié)點(diǎn)的預(yù)測(cè)誤差會(huì)影響節(jié)點(diǎn)的路由決策。以上這些算法在處理多指標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題上，采用加權(quán)法將多個(gè)鏈路質(zhì)量指標(biāo)組合成一個(gè)指標(biāo)，各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)都是根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)值給定。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變，鏈路質(zhì)量指標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中不斷發(fā)生變化，采用固定的主觀權(quán)重?zé)o法根據(jù)實(shí)際指標(biāo)的變化作出自適應(yīng)的調(diào)整，路由決策難以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求。

通過(guò)分析以上協(xié)議，本文提出了一種無(wú)線傳感網(wǎng)中基于均方差賦權(quán)法的路由協(xié)議MSDRP(Mean-Squared Deviation weight decision Routing Protocol)。構(gòu)造一種新的節(jié)點(diǎn)距離路由度量。提出了一個(gè)節(jié)點(diǎn)鄰域空間劃分模型，并在節(jié)點(diǎn)鄰域內(nèi)確定一個(gè)參考點(diǎn)。根據(jù)余弦定理將節(jié)點(diǎn)距鄰節(jié)點(diǎn)距離，節(jié)點(diǎn)距Sink節(jié)點(diǎn)距離，鄰節(jié)點(diǎn)距Sink節(jié)點(diǎn)距離，節(jié)點(diǎn)的通信半徑等多個(gè)變量的取值及其變化關(guān)系轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)鄰域內(nèi)參考點(diǎn)距鄰節(jié)點(diǎn)距離這一個(gè)變量的測(cè)量上。提高鄰節(jié)點(diǎn)距離這一評(píng)價(jià)指標(biāo)所考慮因素的全面性和合理性。綜合考慮鄰節(jié)點(diǎn)的剩余能量，鄰節(jié)點(diǎn)的距離，鄰節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量和鄰節(jié)點(diǎn)的負(fù)載這四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)均方差賦權(quán)法對(duì)節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。通過(guò)目標(biāo)函數(shù)公式計(jì)算出鄰節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值，選擇目標(biāo)函數(shù)值最大的節(jié)點(diǎn)作為下一跳，建立數(shù)據(jù)傳輸路徑。仿真結(jié)果表明該路由協(xié)議能夠有效均衡節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

1 系統(tǒng)模型

1.1 網(wǎng)絡(luò)與能耗模型

網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，且部署后位置固定。另外，節(jié)點(diǎn)之間的距離采用文獻(xiàn)[9]中的RSSI測(cè)距方法計(jì)算。傳感器節(jié)點(diǎn)依靠電池供電，能量有限。節(jié)點(diǎn)ID編號(hào)唯一，初始通信半徑都相同。Sink節(jié)點(diǎn)位置固定，能量充足。所有節(jié)點(diǎn)可以接收來(lái)自Sink節(jié)點(diǎn)廣播的數(shù)據(jù)包。節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所消耗的能量采用與文獻(xiàn)[10]中相同的能耗模型進(jìn)行計(jì)算。

圖1 節(jié)點(diǎn)的鄰域劃分

1.2 節(jié)點(diǎn)鄰域劃分模型

節(jié)點(diǎn)的單跳通信范圍是節(jié)點(diǎn)的鄰域。節(jié)點(diǎn)鄰域模型將節(jié)點(diǎn)鄰域劃分成兩部分，如圖1所示。點(diǎn)A表示Sink節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)Nx表示傳感器節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)Nx的鄰域用圓Nx來(lái)表示，圓Nx的半徑為傳感器節(jié)點(diǎn)的初始通信半徑R0。Sink節(jié)點(diǎn)的通信區(qū)域用圓A表示，圓A的半徑為節(jié)點(diǎn) Nx距 Sink節(jié)點(diǎn)的距離 d(Nx，Sink)。將圓Nx與圓A的相交區(qū)域視為節(jié)點(diǎn)Nx的前向鄰域(如圖1中的陰影區(qū)域)，圓Nx內(nèi)的剩余區(qū)域?yàn)楣?jié)點(diǎn)Nx的后向鄰域。稱(chēng)節(jié)點(diǎn)Nx前向鄰域內(nèi)的鄰節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)Nx的前向鄰節(jié)點(diǎn)。

1.3 節(jié)點(diǎn)鄰域內(nèi)的參考點(diǎn)

根據(jù)節(jié)點(diǎn)Nx的鄰域劃分模型確定節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)的參考點(diǎn)，如圖2所示。過(guò)點(diǎn)A(Sink節(jié)點(diǎn))和點(diǎn)Nx作一條直線Lx。直線Lx與圓Nx相交于圓A內(nèi)一點(diǎn)Ox，將點(diǎn)Ox作為節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)的參考點(diǎn)。兩圓的交點(diǎn)B和C分別是節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)的兩個(gè)臨界點(diǎn)。

圖2 節(jié)點(diǎn)鄰域內(nèi)的參考點(diǎn)

如圖2所示，設(shè)節(jié)點(diǎn)Nk是節(jié)點(diǎn)Nx的前向鄰節(jié)點(diǎn)。則節(jié)點(diǎn)Nk距Sink節(jié)點(diǎn)的距離為d(Nk，Sink)，節(jié)點(diǎn)Nk距節(jié)點(diǎn)Nx的距離為d(Nk，Nx)。節(jié)點(diǎn)Nk距節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)參考點(diǎn)Ox的距離為d(Nk，Ox)。節(jié)點(diǎn)Nx距Sink節(jié)點(diǎn)的距離為d(Nx，Sink)，節(jié)點(diǎn)Nx距其鄰域內(nèi)的參考點(diǎn)Ox的距離為d(Nx，Ox)＝R0，R0為節(jié)點(diǎn)的初始通信半徑。設(shè)三角形 ΔNkNxA中∠NkNxA的度數(shù)為θxk。根據(jù)余弦定理，角θxk的余弦值cosθxk可以分別用式(1)和式(2)來(lái)表示。

聯(lián)合式(1)和式(2)可以推導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)Nk距參考點(diǎn) Ox的距離 d(Nk，Ox)，如式(3)。

1.4 節(jié)點(diǎn)的距離路由度量

節(jié)點(diǎn)間的距離是影響節(jié)點(diǎn)能耗的重要因素。文獻(xiàn)[11－13]中分別采用了不同方法計(jì)算節(jié)點(diǎn)的距離代價(jià)。本文所定義的距離度量，如圖2所示。將節(jié)點(diǎn)Nk距參考點(diǎn)Ox的距離d(Nk，Ox)作為在節(jié)點(diǎn)Nx的鄰域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)Nk的距離路由度量。從式(3)中可以看出，在建立了參考點(diǎn)后的鄰域劃分模型中，節(jié)點(diǎn)距離路由度量這一評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，不僅考慮到節(jié)點(diǎn)、鄰節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的三角形三邊的變化關(guān)系；同時(shí)還考慮了下一跳節(jié)點(diǎn)與鄰域內(nèi)特殊位置的距離變化關(guān)系。為了避免在路由選擇的過(guò)程中產(chǎn)生路由環(huán)路，規(guī)定節(jié)點(diǎn)從其鄰域劃分模型中的前向鄰域內(nèi)選擇下一跳節(jié)點(diǎn)。為了減少傳輸跳數(shù)，規(guī)定節(jié)點(diǎn)從其鄰域內(nèi)選擇距離Sink節(jié)點(diǎn)最近的鄰節(jié)點(diǎn)作為下一跳。顯然在節(jié)點(diǎn)的前向鄰域內(nèi)，參考點(diǎn)所在的位置最靠近Sink節(jié)點(diǎn)，因此參考點(diǎn)的位置是選擇下一跳節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐胛恢?。將下一跳?jié)點(diǎn)的選擇限定在節(jié)點(diǎn)的前向鄰域內(nèi)，在此前提下，圖2中各點(diǎn)間的距離滿(mǎn)足如下條件(4)。

式中：R0表示節(jié)點(diǎn)的初始通信半徑。d(Nk，Nx)表示鄰節(jié)點(diǎn)Nk距節(jié)點(diǎn)Nx的距離。由于鄰節(jié)點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)的一跳鄰域內(nèi)，所以節(jié)點(diǎn)距鄰節(jié)點(diǎn)的距離d(Nk，Nx)應(yīng)大于 0且小于 R0。d(Nx，Sink)表示節(jié)點(diǎn) Nx距Sink節(jié)點(diǎn)的距離。Area表示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)區(qū)域的面積。當(dāng)Sink節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)的一跳鄰域內(nèi)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)采用單跳通信的方式直接向Sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。對(duì)于那些無(wú)法直接向Sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點(diǎn)，應(yīng)選擇中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。因此設(shè)定d(Nx，Sink)的距離大于R0，即只對(duì)需要選擇中繼的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究。d(Nk，Sink)表示鄰節(jié)點(diǎn)Nk距Sink節(jié)點(diǎn)的距離。由于規(guī)定了在節(jié)點(diǎn)的前向鄰域內(nèi)選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，所以d(Nk，Sink)應(yīng)小于 d(Nx，Sink)。 d(Nk，Ox)表示節(jié)點(diǎn) Nk距參考點(diǎn) Ox的距離。maxDistx表示節(jié)點(diǎn)Nx的前向鄰域內(nèi)臨界點(diǎn)距參考點(diǎn)Ox的距離。在圖2中，點(diǎn)B和點(diǎn)C分別是節(jié)點(diǎn)Nx前向鄰域內(nèi)的兩個(gè)臨界點(diǎn)。根據(jù)不等式組(4)中的臨界條件，當(dāng) d(Nk，Nx)＝ R0時(shí)，d(Nk，Sink)＝ d(Nx，Sink)，此時(shí) d(Nk，Ox)取得最大值，即d(Nk，Ox)＝ maxDistx。 之后分別將 d(Nk，Nx)＝ R0和 d(Nk，Sink)＝ d(Nx，Sink)代入式(3)中，求得maxDistx的計(jì)算公式，如式(5)。

2 MSDRP路由協(xié)議

將均方差賦權(quán)法引入到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議當(dāng)中，將本文所提節(jié)點(diǎn)的距離路由度量作為節(jié)點(diǎn)路由選擇的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)合節(jié)點(diǎn)的剩余能量，節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量，節(jié)點(diǎn)的負(fù)載等評(píng)價(jià)指標(biāo)。分別對(duì)節(jié)點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和無(wú)量綱化處理，將指標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)值限定到相同的數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi)并消除不同量綱的影響。根據(jù)節(jié)點(diǎn)不同指標(biāo)數(shù)據(jù)的離散程度，利用均方差賦權(quán)法對(duì)指標(biāo)的權(quán)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和，選擇目標(biāo)函數(shù)值最大的節(jié)點(diǎn)作為下一跳，構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸路徑。由于路由決策問(wèn)題涉及到節(jié)點(diǎn)的多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合評(píng)判，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的路由選擇問(wèn)題可以看作是一個(gè)多指標(biāo)決策問(wèn)題。

2.1 均方差賦權(quán)法的基本原理

對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)的方法主要有三類(lèi)，分別是主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)和主客觀賦權(quán)。主觀賦權(quán)法是根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予權(quán)值，如文獻(xiàn)[14]中的層次分析法是典型的主觀賦權(quán)法，它根據(jù)專(zhuān)家調(diào)研意見(jiàn)賦予指標(biāo)權(quán)值值。客觀賦權(quán)法是根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化特征，建立數(shù)學(xué)函數(shù)模型計(jì)算權(quán)值。本文所引入的均方差賦權(quán)法屬于客觀賦權(quán)法。

均方差即標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差是方差的算術(shù)平方根。標(biāo)準(zhǔn)差能反映數(shù)據(jù)集的離散程度。均方差賦權(quán)法的主要原理是：各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重系數(shù)的大小，取決于在該指標(biāo)下各方案評(píng)價(jià)值的相對(duì)離散程度[15]。若各方案在某指標(biāo)下評(píng)價(jià)值的離散程度越大，就表明在該評(píng)價(jià)指標(biāo)下，各方案的差異性較大，該指標(biāo)應(yīng)賦予較大的權(quán)值系數(shù)，反之亦然。若某指標(biāo)下各方案的評(píng)價(jià)值都相同(即評(píng)價(jià)指標(biāo)的離散程度為0)，則該指標(biāo)的權(quán)值系數(shù)應(yīng)為0。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由決策過(guò)程中，可以將下一跳節(jié)點(diǎn)的選擇作為一個(gè)決策方案。將不同節(jié)點(diǎn)的選擇問(wèn)題轉(zhuǎn)化為不同方案的評(píng)價(jià)決策問(wèn)題。

通常將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為“效益型”和“成本型”兩大類(lèi)?！靶б嫘汀敝笜?biāo)的評(píng)價(jià)值越大越好，“成本型”指標(biāo)的評(píng)價(jià)值越小越好。不同評(píng)價(jià)指標(biāo)具有不同的量綱和量綱單位，為了消除量綱與量綱單位的影響，應(yīng)將評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。常用的無(wú)量綱化處理方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。

對(duì)于評(píng)價(jià)值越大越好的“效益型”指標(biāo)，無(wú)量綱化計(jì)算公式如式(6)。

式(6)中Cmax，Cmin分別是指標(biāo)C的最大值和最小值。對(duì)于評(píng)價(jià)值越小越好的“成本型”指標(biāo)，無(wú)量綱化計(jì)算公式如式(7)。

2.2 節(jié)點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文所提算法將節(jié)點(diǎn)的剩余能量、節(jié)點(diǎn)的距離、節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量和節(jié)點(diǎn)的負(fù)載作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)。各指標(biāo)的定義和計(jì)算方法如下。

2.2.1 節(jié)點(diǎn)的剩余能量

所有傳感器節(jié)點(diǎn)的初始能量都相同，初始能量值為E0。隨著網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，傳感器節(jié)點(diǎn)的剩余能量不斷減少。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的剩余能量減少到某一限定值時(shí)，節(jié)點(diǎn)進(jìn)入失效狀態(tài)，不再采集數(shù)據(jù)。對(duì)于任意傳感器節(jié)點(diǎn)Nx，其剩余能量用Ex來(lái)表示。

2.2.2 節(jié)點(diǎn)的距離路由度量

如2.4節(jié)中所述，將節(jié)點(diǎn)距鄰域內(nèi)參考點(diǎn)的距離d(Nk，Ox)作為節(jié)點(diǎn)的距離路由度量。其度量值可以根據(jù)式(3)計(jì)算求得。對(duì)于任意節(jié)點(diǎn)Nx及其鄰域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)Nk，鄰節(jié)點(diǎn)Nk在節(jié)點(diǎn)Nx的鄰域內(nèi)的距離度量用 Dkx來(lái)表示，即 Dkx＝d(Nk，Ox)。

2.2.3 節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量

數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)的碰撞和擁塞會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失或被延遲轉(zhuǎn)發(fā)，因此數(shù)據(jù)包在被接收時(shí)存在時(shí)延。因此將節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延作為節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包確認(rèn)信息中的時(shí)間戳來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延。對(duì)于任意節(jié)點(diǎn)Nx及其鄰域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)Nk，用Tkx表示鄰節(jié)點(diǎn)Nk轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)Nx的數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延。

2.2.4 節(jié)點(diǎn)的負(fù)載

同一節(jié)點(diǎn)會(huì)接收到來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)所轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)。將節(jié)點(diǎn)在一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期內(nèi)所接收到的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)作為節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。所謂數(shù)據(jù)傳輸周期是指Sink節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。對(duì)于任意傳感器節(jié)點(diǎn)Nx，其負(fù)載用Lx來(lái)表示。

2.3 指標(biāo)權(quán)值的計(jì)算

用集合NbZx＝{N1，…，Nm}表示節(jié)點(diǎn) Nx前向鄰域內(nèi)的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)。從集合NbZx中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn) Nk，則 k∈[1，m]。 在節(jié)點(diǎn) Nx的前向鄰域內(nèi)，節(jié)點(diǎn) Nk的評(píng)價(jià)指標(biāo)集用 Cxk＝ {Ek，Dxk，Txk，Lk}來(lái)表示。其中Ek表示節(jié)點(diǎn)Nk的剩余能量，Dxk表示節(jié)點(diǎn)Nk的距離路由度量，Txk表示節(jié)點(diǎn)Nk的鏈路質(zhì)量，Lk表示節(jié)點(diǎn)Nk的負(fù)載。

節(jié)點(diǎn)Nx的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)m行的評(píng)價(jià)矩陣Mx，矩陣Mx中的每一行為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)集，如式(8)。

分別按照2.1節(jié)中所述的“效益型”和“成本型”兩種指標(biāo)類(lèi)型，對(duì)節(jié)點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)。通常節(jié)點(diǎn)的剩余能量越多越好，所以節(jié)點(diǎn)的剩余能量是“效益型”指標(biāo)。根據(jù)式(6)，對(duì)矩陣Mx中表示節(jié)點(diǎn)剩余能量這一列的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化和標(biāo)準(zhǔn)化處理，如式(9)。

式(9)中，maxEx和minEx分別表示節(jié)點(diǎn)Nx的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)剩余能量的最大值和最小值，exk表示節(jié)點(diǎn)Nk的剩余能量的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)值。如2.4節(jié)中所述，對(duì)于節(jié)點(diǎn)的距離路由度量值，應(yīng)是越小越好。因此節(jié)點(diǎn)的距離度量屬于“成本型”指標(biāo)。同樣，對(duì)于節(jié)點(diǎn)的傳輸延遲和負(fù)載，也是越小越好。所以節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量和負(fù)載都屬于“成本型”指標(biāo)。根據(jù)式(7)，分別對(duì)矩陣Mx中節(jié)點(diǎn)的距離度量，節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量和節(jié)點(diǎn)的負(fù)載的各列數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化和標(biāo)準(zhǔn)化處理，如式(10)至(12)。

式(10)中，maxDx和minDx分別表示節(jié)點(diǎn)Nx的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)距離度量的最大值和最小值，dxk表示節(jié)點(diǎn)Nk的距離度量的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)值。

式(11)中，maxTx和minTx分別表示節(jié)點(diǎn)Nx的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸延遲的最大值和最小值，txk表示節(jié)點(diǎn)Nk的傳輸延遲的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)值。

式(12)中，maxLx和minLx分別表示節(jié)點(diǎn)Nx的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸延遲的最大值和最小值，lxk表示節(jié)點(diǎn)Nk的剩余能量的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)值。對(duì)矩陣Mx中的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣STDx，如

式(13)。

式(13)中，由于經(jīng)過(guò)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，標(biāo)準(zhǔn)矩陣STDx內(nèi)每個(gè)元素的取值范圍都在0～1區(qū)間。標(biāo)準(zhǔn)矩陣STDx中的各列分別對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)2.1節(jié)中所述的均方差賦權(quán)法，分別計(jì)算矩陣STDx中每列指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，如式(14)，其中m是節(jié)點(diǎn)Nx的前向鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

將矩陣STDx中的標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)表示為標(biāo)準(zhǔn)差向量 Sx＝{sxe，sxd，sxt，sxl}。 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差向量 Sx進(jìn)行歸一化處理，如式(15)。將標(biāo)準(zhǔn)差向量Sx的歸一化值作為節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)，m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值。節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)的權(quán)值向量用Wx＝{wxe，wxd，wxt，wxl}來(lái)表示。

式(15)中，Sumx是節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差之和。對(duì)于節(jié)點(diǎn)Nx，wxe是節(jié)點(diǎn)剩余能量的權(quán)值，wxd是節(jié)點(diǎn)距離度量的權(quán)值，wxt是節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量的權(quán)值，wxl是節(jié)點(diǎn)負(fù)載的權(quán)值。

2.4 節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的路由選擇問(wèn)題，是一個(gè)多指標(biāo)綜合評(píng)判問(wèn)題。本文采用加權(quán)求和的方式對(duì)節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)判，即目標(biāo)函數(shù)是對(duì)節(jié)點(diǎn)指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和的計(jì)算函數(shù)。對(duì)于節(jié)點(diǎn)Nx，其目標(biāo)函數(shù)如式(16)。

式中：fx(Nk)是節(jié)點(diǎn)Nk在節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)的目標(biāo)函數(shù)值。 wxe，wxd，wxt和 wxl是節(jié)點(diǎn) Nx鄰域內(nèi)的各指標(biāo)權(quán)值，如式(16)。 exk，dxk，txk和 lxk是節(jié)點(diǎn) Nk的在節(jié)點(diǎn)Nx鄰域內(nèi)的各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，如式(13)中矩陣STDx的第k行。在經(jīng)過(guò)3.3節(jié)中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，所有指標(biāo)的數(shù)據(jù)值都是越大越好。因此節(jié)點(diǎn)應(yīng)選擇目標(biāo)函數(shù)值最大的鄰節(jié)點(diǎn)作為下一跳，如式(17)。

式(17)中，NextHop(Nx)表示節(jié)點(diǎn)Nx的下一跳節(jié)點(diǎn)，Ni表示節(jié)點(diǎn)Ni。其中Ni是節(jié)點(diǎn)Nx的m個(gè)前向鄰節(jié)點(diǎn)中，目標(biāo)函數(shù)值最大的節(jié)點(diǎn)。

2.5 數(shù)據(jù)傳輸與路由維護(hù)

位于Sink節(jié)點(diǎn)一跳鄰域內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)采用單跳通信的方式直接向Sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。Sink節(jié)點(diǎn)一跳鄰域外的所有節(jié)點(diǎn)采用多跳的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至Sink節(jié)點(diǎn)。

節(jié)點(diǎn)向下一跳發(fā)送數(shù)據(jù)，下一跳節(jié)點(diǎn)返回確認(rèn)信息。下一跳節(jié)點(diǎn)繼續(xù)傳遞數(shù)據(jù)，直至Sink節(jié)點(diǎn)接收到源節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。當(dāng)Sink節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)絡(luò)中所有可用節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后，就完成了一輪傳輸。隨后Sink節(jié)點(diǎn)廣播消息宣布開(kāi)啟新一輪的數(shù)據(jù)傳輸。

每輪數(shù)據(jù)傳輸周期開(kāi)始之前，節(jié)點(diǎn)間都會(huì)互相傳遞剩余能量等鏈路信息。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有鄰節(jié)點(diǎn)電量不足時(shí)，就將電量不足的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為失效節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行下一次的路由選擇時(shí)，排除掉鄰居信息表中的失效節(jié)點(diǎn)。從可用鄰節(jié)點(diǎn)中選擇下一跳繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。

2.6 MSDRP路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

本文提出的MSDRP路由協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下，其流程如圖3所示。

步驟1 網(wǎng)絡(luò)初始化。Sink節(jié)點(diǎn)廣播開(kāi)始消息，所有傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入初始化階段。節(jié)點(diǎn)通過(guò)鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議探測(cè)周?chē)徆?jié)點(diǎn)，創(chuàng)建鄰居節(jié)點(diǎn)信息表。通過(guò)RSSI測(cè)距方法計(jì)算節(jié)點(diǎn)間距離并存入鄰居表。

步驟2 數(shù)據(jù)更新。節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信的方式與周?chē)徆?jié)點(diǎn)互相通信，獲取鄰節(jié)點(diǎn)剩余能量信息，節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量和節(jié)點(diǎn)的負(fù)載等指標(biāo)數(shù)據(jù)并更新鄰居表。標(biāo)記剩余能量不足的節(jié)點(diǎn)。

步驟3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。節(jié)點(diǎn)根據(jù)3.3節(jié)中所描述的方法，對(duì)節(jié)點(diǎn)的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

步驟4 計(jì)算指標(biāo)權(quán)值。節(jié)點(diǎn)利用均方差賦權(quán)法計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值。

步驟5 計(jì)算目標(biāo)函數(shù)。節(jié)點(diǎn)根據(jù)根據(jù)目標(biāo)函數(shù)公式計(jì)算鄰節(jié)點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)值，選擇目標(biāo)函數(shù)值最大的節(jié)點(diǎn)作為下一跳。

步驟6 數(shù)據(jù)傳輸。節(jié)點(diǎn)選擇好下一跳后，與下一跳節(jié)點(diǎn)建立通信連接。開(kāi)始新一輪的數(shù)據(jù)傳輸。完成一輪數(shù)據(jù)傳輸后，節(jié)點(diǎn)檢查自身剩余能量。如果節(jié)點(diǎn)剩余能量不足則進(jìn)入失效狀態(tài)，執(zhí)行步驟7退出網(wǎng)絡(luò)。否則執(zhí)行步驟2更新鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

步驟7 退出網(wǎng)絡(luò)。剩余能量不足的節(jié)點(diǎn)進(jìn)入失效狀態(tài)，不再采集和轉(zhuǎn)發(fā)任何數(shù)據(jù)。

圖3 路由協(xié)議流程圖

3 仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試

使用OMNeT＋＋5.2仿真環(huán)境，對(duì)MSDRP協(xié)議的性能進(jìn)行驗(yàn)證。將MSDRP與RPL、EB-RPL在網(wǎng)絡(luò)能效性、時(shí)效性等方面進(jìn)行了比較；并使用CC2530開(kāi)發(fā)板在實(shí)際環(huán)境下進(jìn)行了測(cè)試。

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

使用OMNet＋＋對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行仿真。將100個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布在100 m×100 m的區(qū)域內(nèi)，Sink節(jié)點(diǎn)位于監(jiān)測(cè)區(qū)域的中心位置。節(jié)點(diǎn)初始能量為0.5 J，數(shù)據(jù)包大小為 500 byte，控制包大小為 50 byte。節(jié)點(diǎn)初始通信半徑R0＝20 m。

3.2 仿真結(jié)果分析

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)能效性

隨著網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和節(jié)點(diǎn)能量的消耗，網(wǎng)絡(luò)中不斷有節(jié)點(diǎn)因能量耗盡而失效。網(wǎng)絡(luò)中剩余節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)反映網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量的消耗情況，是評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)能效性的標(biāo)準(zhǔn)之一。通常將網(wǎng)絡(luò)中首個(gè)節(jié)點(diǎn)失效的時(shí)間作為網(wǎng)絡(luò)的生命周期。如圖4是網(wǎng)絡(luò)中的剩余節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)隨仿真時(shí)間的變化情況。隨著仿真時(shí)間的增加，網(wǎng)絡(luò)中的失效節(jié)點(diǎn)逐漸增加，可用節(jié)點(diǎn)逐漸減少。從圖4可以看出，MSDRP協(xié)議與RPL和EBRPL相比，網(wǎng)絡(luò)生命周期分別提高了55.56%和20.69%。這說(shuō)明MSDRP協(xié)議所采用的權(quán)值計(jì)算方法能夠有效均衡節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

圖4 網(wǎng)絡(luò)生命周期對(duì)比圖

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡性

通常除了檢測(cè)區(qū)域邊緣部分的少數(shù)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的大部分節(jié)點(diǎn)會(huì)接收多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。由于節(jié)點(diǎn)周期的鄰節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和節(jié)點(diǎn)所處的地理位置不同，節(jié)點(diǎn)需要接收和轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)也存在差異。節(jié)點(diǎn)能量主要消耗在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包上，節(jié)點(diǎn)的剩余能量標(biāo)準(zhǔn)差可以反映節(jié)點(diǎn)之間剩余能量的離散程度，依此對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡性進(jìn)行評(píng)估。圖5是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的剩余能量標(biāo)準(zhǔn)差隨仿真時(shí)間的變化情況。從圖5可以看出，隨著仿真時(shí)間的增加，節(jié)點(diǎn)的剩余能量標(biāo)準(zhǔn)差始終處于上下波動(dòng)的狀態(tài)，且波動(dòng)幅度基本保持在一定范圍內(nèi)。與RPL和EB-RPL相比，MSDRP的節(jié)點(diǎn)剩余能量的標(biāo)準(zhǔn)差分別降低了51.11%和33.33%。且MSDRP協(xié)議中節(jié)點(diǎn)剩余能量標(biāo)準(zhǔn)差的波動(dòng)幅度較小，這說(shuō)明MSDRP協(xié)議能夠有效均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。

圖5 節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡性對(duì)比圖

3.2.3 網(wǎng)絡(luò)可靠性

數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)的碰撞和擁塞會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失，無(wú)線鏈路的不穩(wěn)定也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失[17]。因此節(jié)點(diǎn)的丟包率是反映網(wǎng)絡(luò)可靠性的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變節(jié)點(diǎn)的發(fā)包速率，統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)和Sink節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的丟包率。圖6是不同節(jié)點(diǎn)發(fā)包速率下，節(jié)點(diǎn)丟包率的變化情況。

從圖6中可以看出，隨著節(jié)點(diǎn)發(fā)包速率的增加，節(jié)點(diǎn)丟包率逐漸增加。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)包速率較快時(shí)，節(jié)點(diǎn)丟包率有明顯上升的趨勢(shì)。與RPL和EB-RPL協(xié)議相比，MSDRP協(xié)議的丟包率分別降低了75.3%和55.6%。且隨著發(fā)包速率的增加，MSDRP協(xié)議中節(jié)點(diǎn)的丟包率上升緩慢。這說(shuō)明MSDRP協(xié)議能夠有效均衡節(jié)點(diǎn)負(fù)載，減少數(shù)據(jù)包碰撞，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。

3.2.4 網(wǎng)絡(luò)時(shí)效性

源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)和目的節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)存在時(shí)間延遲，時(shí)間延遲主要來(lái)自于數(shù)據(jù)包的傳輸延遲[18]。因此數(shù)據(jù)包的傳輸延遲是檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)效性的重要指標(biāo)。圖7是不同節(jié)點(diǎn)發(fā)包速率下，數(shù)據(jù)包傳輸延遲的變化情況。從圖7中可以看出，隨著節(jié)點(diǎn)發(fā)包速率的增加，RPL和EB-RPL協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳輸延遲呈快速上升的趨勢(shì)，而MSDRP協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳輸延遲上升趨勢(shì)較為緩慢。與RPL和EB-RPL相比，MSDRP的數(shù)據(jù)包傳輸延遲分別降低了63.5%和42.6%。這說(shuō)明MSDRP協(xié)議結(jié)合節(jié)點(diǎn)鏈路質(zhì)量對(duì)指標(biāo)權(quán)值進(jìn)行調(diào)整，能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性。

圖7 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包傳輸延遲對(duì)比圖

3.3 實(shí)際測(cè)試

3.3.1 測(cè)試環(huán)境和節(jié)點(diǎn)參數(shù)

在面積為100 m×100 m的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地上部署測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)所用節(jié)點(diǎn)工作頻段為2.4 GHz，節(jié)點(diǎn)芯片型號(hào)為CC2530，執(zhí)行 ZigBee/IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，RAM大小為8 kbyte，支持CSMA/CA協(xié)議。實(shí)驗(yàn)中將10個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為Sink節(jié)點(diǎn)與PC機(jī)相連。普通節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)并逐跳發(fā)送至Sink節(jié)點(diǎn)，Sink節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機(jī)上。

3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

實(shí)際環(huán)境的測(cè)試內(nèi)容與仿真中所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，分別對(duì)三個(gè)路由協(xié)議RPL、EB-RPL和MSDRP的網(wǎng)絡(luò)能效性、負(fù)載均衡性、可靠性和時(shí)效性進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)際環(huán)境測(cè)試效果與仿真結(jié)果基本一致。進(jìn)一步驗(yàn)證了MSDRP能夠均衡節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗不均衡的問(wèn)題，本文提出一種基于均方差賦權(quán)法的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議MSDRP。該協(xié)議將客觀賦權(quán)法中的均方差賦權(quán)法，引入到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議當(dāng)中。根據(jù)提出的節(jié)點(diǎn)鄰域劃分模型，限定節(jié)點(diǎn)的選擇區(qū)域，縮小節(jié)點(diǎn)的選擇范圍，減少節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量。根據(jù)均方差賦權(quán)法和鄰節(jié)點(diǎn)指標(biāo)的變化情況，

對(duì)指標(biāo)權(quán)值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。通過(guò)目標(biāo)函數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)加權(quán)求和。最后選擇目標(biāo)函數(shù)值最大的節(jié)點(diǎn)作為下一跳。該目標(biāo)函數(shù)綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量、節(jié)點(diǎn)的距離度量、節(jié)點(diǎn)的鏈路質(zhì)量和節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MSDRP協(xié)議能有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期，均衡節(jié)點(diǎn)能耗。