基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的地鐵通信傳輸延遲優(yōu)化方法*

陳麗琴，顧靜軍

(1.浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用工程學(xué)院，浙江 杭州310053；2.浙江大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州310000)

地鐵的無(wú)線(xiàn)通信與傳輸系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中尤為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，通信系統(tǒng)作為地鐵交通的樞紐，能夠快速為地鐵提供可靠精準(zhǔn)的信息，以此來(lái)滿(mǎn)足地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中對(duì)信息傳遞的需求，保證了地鐵的運(yùn)營(yíng)效率和行車(chē)安全。 但由于地鐵通常建于地面以下，由于信號(hào)、電路、傳感器等不同外界因素的影響，導(dǎo)致地鐵的通信傳輸延遲，影響列車(chē)的檢測(cè)、控制和記錄，因此對(duì)通信傳輸?shù)难舆t優(yōu)化極為重要。

地鐵通信傳輸主要依托于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸，而隨著網(wǎng)絡(luò)需求的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)傳輸中的數(shù)據(jù)量也大大增加，這給網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來(lái)高額的工作量，同時(shí)容易造成傳輸數(shù)據(jù)的排隊(duì)現(xiàn)象，甚至造成傳輸擁堵，從而導(dǎo)致信息在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的延遲。 同時(shí)地鐵處于地面下，空間相對(duì)封閉狹窄，距離、信號(hào)強(qiáng)度、傳感器靈敏度、數(shù)據(jù)包丟失、網(wǎng)絡(luò)擁堵等因素都有可能造成其通信延遲，進(jìn)而影響地鐵的行車(chē)指揮時(shí)效以及對(duì)列車(chē)運(yùn)行實(shí)況的掌握，對(duì)地鐵是否能夠安全、可靠、高效地運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。 為此，相關(guān)學(xué)者對(duì)通信傳輸延遲優(yōu)化方法作了研究。王俊雅等[1]利用分布式次梯度算法，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)維，將通信延遲的無(wú)約束凸優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為無(wú)延遲網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題并優(yōu)化解決之；董廣民[2]利用FIR 數(shù)字濾波器法對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行濾波，并通過(guò)動(dòng)態(tài)樹(shù)構(gòu)建異常信號(hào)的延遲模型，對(duì)延遲信號(hào)標(biāo)記消除；Han[3]等人為了減少通信數(shù)據(jù)傳輸延遲，提出了一種基于預(yù)測(cè)的減少通信數(shù)據(jù)傳輸延遲方法，使用KRR 結(jié)合集群成員節(jié)點(diǎn)來(lái)獲得相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型。通過(guò)遍歷較少的簇頭節(jié)點(diǎn)來(lái)獲取所有簇?cái)?shù)據(jù)，解決通信數(shù)據(jù)傳輸延遲的問(wèn)題。 以上三種方法在消除通信傳輸延遲時(shí)均有一定的效果，但未考慮到信號(hào)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)包過(guò)大也會(huì)使通信時(shí)間延遲的問(wèn)題，均有一定的局限性。

針對(duì)上述問(wèn)題，在本文中提出了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的地鐵通信傳輸延遲優(yōu)化方法，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由目標(biāo)監(jiān)控區(qū)域中布置的大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)連接組成，通過(guò)各節(jié)點(diǎn)傳感器對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)可感知目標(biāo)體做出判斷、信息采集以及信息傳輸，是數(shù)據(jù)采集和信息處理的關(guān)鍵，但因?yàn)閭鞲衅黧w積過(guò)小，傳輸節(jié)點(diǎn)能量受限、鏈路不穩(wěn)、或是較易受周?chē)h(huán)境的影響，在地鐵通信傳輸過(guò)程中同樣會(huì)產(chǎn)生不同程度的信息延遲，而對(duì)于地鐵的高速運(yùn)行而言，往往要求無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠具有較快的反應(yīng)速度和較低的信息傳輸時(shí)延，因此本文方法對(duì)時(shí)延做出預(yù)測(cè)分析，劃分延遲信息并加以判斷，通過(guò)矩陣分解得出地鐵通信傳輸任務(wù)最優(yōu)映射策略，分化傳輸信息的質(zhì)量，優(yōu)先調(diào)度傳輸高質(zhì)量信息，壓縮所需傳輸數(shù)據(jù)以避免數(shù)據(jù)信息的丟失，減少節(jié)點(diǎn)間能量消耗數(shù)值，從而對(duì)地鐵通信傳輸做出優(yōu)化并減少延遲。

1 地鐵通信傳輸延遲預(yù)測(cè)

通信延遲會(huì)影響操作臺(tái)及行車(chē)指揮對(duì)地鐵運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)判斷[4]，因此需要對(duì)通信狀態(tài)作出一個(gè)基本的預(yù)測(cè)，得出通信延遲情況的基本信息和向量，為優(yōu)化通信延遲提供可靠的信息。

基于時(shí)間序列分析傳輸信息，以受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型來(lái)對(duì)傳輸信息的通信狀態(tài)做出傳輸時(shí)間滯后性、傳輸結(jié)構(gòu)變化以及參數(shù)變化的廣義預(yù)測(cè)和分析，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)測(cè)算通信傳輸待優(yōu)化信息，并將目標(biāo)函數(shù)與預(yù)測(cè)出的輸出值經(jīng)過(guò)約束處理，使傳輸信號(hào)遇到的延遲問(wèn)題轉(zhuǎn)換為二次性規(guī)劃問(wèn)題最終得到預(yù)測(cè)向量[5]。

用受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型y(t)對(duì)預(yù)測(cè)表達(dá)如下:

式中:e(t)為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中輸出的通信信號(hào)，u(t-1)為輸入的通信信號(hào)，A(z-1)、B(z-1)、C(z-1)分別代表不同階級(jí)次序na、nb、nc的多項(xiàng)式。

在實(shí)際無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，需要約束所控制的通信信號(hào)輸出:

式中:ΔU表示無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)控制增量信號(hào)，ΔUmax和ΔUmin分別表示無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中增量信號(hào)可控范圍內(nèi)的上下限；Umax和Umin則表示網(wǎng)絡(luò)中控制信號(hào)的上下限。

通過(guò)式(3)將有約束的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為二次性規(guī)劃問(wèn)題。

式中:f為預(yù)測(cè)變化量，G為二次規(guī)劃耗時(shí)。 通過(guò)式(3)可以得出無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信控制增量信號(hào)ΔU，根據(jù)ΔU可以得出無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)第Nu個(gè)步驟的通信控制預(yù)測(cè)向量U，其表達(dá)式為:

式中:I表示的是Nu×1 的矩陣；R表示N×Nu維矩陣的倒三角單位矩陣。 此時(shí)對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信傳輸已作出基本的傳輸延遲預(yù)測(cè)。

2 地鐵通信傳輸延遲優(yōu)化方法

2.1 劃分延遲信息并調(diào)度

在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信延遲預(yù)測(cè)控制的基礎(chǔ)上，對(duì)預(yù)測(cè)出的延遲信息進(jìn)行判斷和劃分[6]，通過(guò)函數(shù)運(yùn)算合理分配延遲的通信任務(wù)[7]，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)加以控制，為避免影響地鐵正常運(yùn)行和保證其安全性能，對(duì)高質(zhì)量的通信任務(wù)做優(yōu)先調(diào)度處理。

將m個(gè)通信任務(wù)合理地分配到n個(gè)通信通道中，將m×n矩陣命名為MCT，用來(lái)表示每個(gè)傳輸任務(wù)在各個(gè)通信信道中完成傳輸?shù)臅r(shí)間最小值。 依據(jù)不同質(zhì)量(實(shí)時(shí)通信的要求)的通信任務(wù)劃分MCT矩陣，并分為兩個(gè)矩陣TH 和TL，將高質(zhì)量通信任務(wù)和低質(zhì)量通信任務(wù)分別劃分到TH 和TL 矩陣中，各有m1和m2行，且m1＋m2=m。

在對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的通信延遲進(jìn)行消除時(shí)，延遲信息過(guò)多，會(huì)造成處理?yè)矶?，同時(shí)影響處理時(shí)效，從而出現(xiàn)不重要信息優(yōu)先于重要信息傳輸?shù)默F(xiàn)象，影響地鐵安全運(yùn)行及指揮調(diào)令產(chǎn)生時(shí)延，為避免此問(wèn)題，需要對(duì)高質(zhì)量的通信任務(wù)采取優(yōu)先調(diào)度原則，先對(duì)含有高質(zhì)量信息的TH 矩陣處理，并將其劃分為若干個(gè)子矩陣:

通信任務(wù)在不同通信信道中的傳輸預(yù)測(cè)執(zhí)行時(shí)間用ETC 來(lái)表示，為n′×n的矩陣，考慮通信的平衡負(fù)載，分配無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信任務(wù):

式中:DT(i，j)表示通信任務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)，TA(j)表示信道j可使用最早時(shí)間，DA(i)表示通信任務(wù)i傳輸運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中能夠取得的最早時(shí)間，F(xiàn)E(i)表示通信任務(wù)i傳輸運(yùn)行時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)傳輸數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間，TR(i，j)表示任務(wù)i從信道j中傳輸需花費(fèi)的時(shí)間，ET(i，j)表示通信任務(wù)執(zhí)行所需時(shí)間。

對(duì)TH 這一矩陣中第kp子矩陣以前的所有子矩陣做分解，分別分解成待執(zhí)行子矩陣和數(shù)據(jù)子矩陣:

式中:TH＿DATAkj用來(lái)表示通信任務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需的時(shí)間矩陣；TH＿EXCUTEkj代表的是執(zhí)行時(shí)間矩陣。 TH＿EXCUTEkj矩陣中各行、列參數(shù)之間均存在對(duì)應(yīng)比例，將該矩陣中任意一行里的最小元素值設(shè)置為1，表示其對(duì)應(yīng)的執(zhí)行通信任務(wù)所用最快速度，將HWkj定義為向量用以表示和反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)性能，TWkj用來(lái)表示能夠反應(yīng)通信任務(wù)范圍的向量，通過(guò)上述兩個(gè)向量換算得出以下新矩陣:

利用函數(shù)算法對(duì)矩陣TH＿Bkj作出控制，得出基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的地鐵通信傳輸任務(wù)最優(yōu)映射策略，該映射策略能夠清晰分化傳輸任務(wù)的質(zhì)量，作出高質(zhì)量信息的基礎(chǔ)判斷和優(yōu)先調(diào)度傳輸，在保證地鐵安全運(yùn)行方面做出先一步的通信延遲處理。

2.2 控制傳輸節(jié)點(diǎn)能耗

數(shù)據(jù)傳輸和分析通常對(duì)節(jié)點(diǎn)能量有一定程度的消耗，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸在節(jié)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)上的丟失和延遲，因此對(duì)節(jié)點(diǎn)能量消耗值加以控制，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)能耗，以確保壓縮傳輸過(guò)程中信息的完整性，選取最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)參數(shù)控制傳輸能耗。 具體如下:

在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，假設(shè)傳輸節(jié)點(diǎn)mc與其余傳輸節(jié)點(diǎn)在通信時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)的任意時(shí)間段都有可能發(fā)送探測(cè)信息，將這個(gè)時(shí)間設(shè)定為T(mén)，那么傳輸節(jié)點(diǎn)mc的取值范圍就在[0，T]時(shí)間段內(nèi)均勻分布，可以利用函數(shù)換算出傳輸節(jié)點(diǎn)mc的空間概率分布:

式中:a代表對(duì)空間概率分布的約束值。 當(dāng)條件滿(mǎn)足a＜0 時(shí)，說(shuō)明前后兩個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)間通信時(shí)間間隔大于通信時(shí)間，這時(shí)將網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間發(fā)生通信鏈接的概率設(shè)置為1-P(Tx≤0)，則當(dāng)傳輸節(jié)點(diǎn)捕捉到傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)，這里用下式表示其概率分布情況:

式中:Tx用來(lái)表示節(jié)點(diǎn)x傳輸信息所需時(shí)間間隔的周期，t表示通信傳輸周期的約束臨界值。 利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)感知到的數(shù)據(jù)包，對(duì)空間概率分布求解，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路能夠持續(xù)通信的時(shí)間Tf的表達(dá)式如下:

得出通信鏈路在各個(gè)節(jié)點(diǎn)持續(xù)通信時(shí)間，并利用其概率分布函數(shù)運(yùn)算建立無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸模型:

式中:Rc為網(wǎng)絡(luò)傳輸最大吞吐量，L為傳輸信道長(zhǎng)度，Pr為同時(shí)處理的任務(wù)個(gè)數(shù)，通過(guò)函數(shù)計(jì)算可以獲得各節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包單位傳輸時(shí)所需要耗費(fèi)的能量值，即。 由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的通信時(shí)間與單位傳輸時(shí)所需要耗費(fèi)的能量值并無(wú)關(guān)系，代入該參數(shù)并構(gòu)建出傳輸節(jié)點(diǎn)的能量消耗控制參數(shù)，如下:

式中:λ表示一定時(shí)間限度內(nèi)傳輸節(jié)點(diǎn)被選中的平均次數(shù)，β表示網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)的傳輸速度。

通過(guò)程序結(jié)構(gòu)建立傳輸節(jié)點(diǎn)能量消耗的控制參數(shù)，從而優(yōu)化和減少傳輸節(jié)點(diǎn)的能量消耗[8]，在傳輸路徑上減少通信延遲的可能性，避免傳輸節(jié)點(diǎn)能耗過(guò)大導(dǎo)致數(shù)據(jù)包信息丟失的現(xiàn)象[9-10]，確保在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，地鐵通信傳輸信息的完整性和及時(shí)性，并為數(shù)據(jù)包的壓縮傳輸做出基礎(chǔ)的輔助操作。

2.3 壓縮數(shù)據(jù)包

傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲較大，完整性難以保障，從而造成通信信息在傳輸時(shí)產(chǎn)生丟失現(xiàn)象，為避免此現(xiàn)象，并減少傳輸過(guò)程中節(jié)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的能耗，使各個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)能夠高效作業(yè)，需要壓縮待傳輸信息，加快其傳輸速度并減少延遲。配置無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)并生成多個(gè)區(qū)群結(jié)構(gòu)，結(jié)合傳輸節(jié)點(diǎn)能量消耗控制參數(shù)來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的壓縮率，從而減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸工作量和節(jié)點(diǎn)傳輸能耗[11]。

在不同區(qū)群實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的壓縮優(yōu)化[12]，假設(shè)有n′個(gè)標(biāo)簽為s=1，2，…，n′的傳輸節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)群，xst用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)s在時(shí)間間隙t′內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)，同時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)所采集數(shù)據(jù)壓縮，并將其傳送至區(qū)群首位節(jié)點(diǎn)，yst用來(lái)表示經(jīng)過(guò)壓縮后的數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)壓縮過(guò)程如下:

式中:φ代表傳輸數(shù)據(jù)的壓縮矩陣，p表示矩陣列數(shù)，Ys代表經(jīng)過(guò)壓縮的數(shù)據(jù)包，m′代表數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)壓縮處理后的維度。 通過(guò)約束條件對(duì)優(yōu)化系數(shù)求解如下:

式中:υs表示無(wú)線(xiàn)傳感器檢測(cè)的原始數(shù)據(jù)值與優(yōu)化壓縮處理后的偏差，υi和υj表示對(duì)i、j兩個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)所傳輸數(shù)據(jù)包優(yōu)化的系數(shù)，λ表示壓縮區(qū)域內(nèi)壓縮包的優(yōu)化結(jié)果，這時(shí)對(duì)優(yōu)化系數(shù)ω′約束求解:

最后利用優(yōu)化系數(shù)ω′使壓縮后的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包在不同區(qū)群首位實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)優(yōu)化并得到最終的數(shù)據(jù)傳輸:

3 仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本文方法的有效性，分別利用文獻(xiàn)[2]方法、文獻(xiàn)[3]方法以及本文算法測(cè)試對(duì)比通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收時(shí)間，再將三種方法在通信數(shù)據(jù)傳輸時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)能耗與數(shù)據(jù)包丟包程度一一對(duì)比。

三種方法發(fā)送傳輸時(shí)間對(duì)比如圖1 所示。 可以看出分布式次梯度算法網(wǎng)絡(luò)傳輸并不穩(wěn)定，且發(fā)送耗時(shí)較長(zhǎng)，而FIR 數(shù)字濾波器法發(fā)送時(shí)間雖然低于分布式次梯度算法，但仍然不能克服數(shù)據(jù)包增大對(duì)發(fā)送時(shí)長(zhǎng)的影響，傳輸時(shí)間隨著數(shù)據(jù)包的增大波動(dòng)也隨之變大；反觀(guān)本文算法，能夠更好地克服數(shù)據(jù)包增大對(duì)信息發(fā)送帶來(lái)的影響，且整體波動(dòng)較小。

圖1 數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸時(shí)間測(cè)試曲線(xiàn)

三種方法接收信息時(shí)間對(duì)比如圖2 所示，從圖中可以看出文獻(xiàn)[2]方法、文獻(xiàn)[3]方法的接收時(shí)間都較長(zhǎng)，和發(fā)送耗時(shí)一樣，隨著傳輸數(shù)據(jù)包的增大，所需接收時(shí)間也會(huì)波動(dòng)式增長(zhǎng)，且曲線(xiàn)并不穩(wěn)定；本文算法在數(shù)據(jù)接收傳輸時(shí)間上波形變化較小，整體趨于穩(wěn)定，接收數(shù)據(jù)傳輸延遲最短。

圖2 數(shù)據(jù)接收傳輸時(shí)間測(cè)試曲線(xiàn)

本文算法在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)延遲要優(yōu)于其他兩種方法，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)傳輸節(jié)點(diǎn)能耗的控制，使數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程更加穩(wěn)定，波動(dòng)變化更少，且受數(shù)據(jù)包大小變化的影響較小，提升數(shù)據(jù)整體傳輸效率，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)收發(fā)信息工作。 但地鐵通信傳輸不僅僅需要時(shí)延較小，更需要傳輸過(guò)程中保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無(wú)誤及完整，這就需要對(duì)本文方法做進(jìn)一步的仿真實(shí)驗(yàn)。

圖3 為三種不同方法在傳輸時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)量的變化傳輸節(jié)點(diǎn)剩余能量曲線(xiàn)圖，從圖中可以看出，分布式次梯度算法在傳輸開(kāi)始階段，節(jié)點(diǎn)剩余能量下降較快，F(xiàn)IR 數(shù)字濾波器法隨著數(shù)據(jù)量的增加其節(jié)點(diǎn)剩余能量勻速下降；而本文方法通過(guò)傳輸數(shù)據(jù)的壓縮處理，在傳輸開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)能夠很好地節(jié)約節(jié)點(diǎn)能量，隨著數(shù)據(jù)量的增加，節(jié)點(diǎn)剩余能量會(huì)逐漸減少，但下降穩(wěn)定，很好地減少了傳輸節(jié)點(diǎn)的能耗。

圖3 數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)能耗

由于城市地鐵錯(cuò)綜復(fù)雜、線(xiàn)路較多，會(huì)出現(xiàn)同一時(shí)間、同一地點(diǎn)地鐵相互交匯的情況，這時(shí)地鐵通信量較大，信息傳輸較為復(fù)雜，為驗(yàn)證在通信數(shù)據(jù)較多、傳輸情況復(fù)雜時(shí)本文方法的可靠性，對(duì)比了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的丟失情況，如圖4 所示。

圖4 數(shù)據(jù)丟失程度

通過(guò)圖4 可以看出，三種方法在數(shù)據(jù)量較小的情況下數(shù)據(jù)傳輸丟失情況都不明顯，而當(dāng)數(shù)據(jù)量較大，分布式次梯度算法和FIR 數(shù)字濾波器法均有一定程度的丟包情況，而本文方法通過(guò)對(duì)所傳輸數(shù)據(jù)的壓縮處理和節(jié)點(diǎn)能耗的控制，丟包情況很少，幾乎不存在丟包情況，在高質(zhì)量基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了有效的延遲優(yōu)化。

5 結(jié)論

由實(shí)驗(yàn)對(duì)比測(cè)試可知，本文方法通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)在空間上進(jìn)行壓縮和對(duì)節(jié)點(diǎn)能耗進(jìn)行控制，降低了網(wǎng)絡(luò)擁堵的概率，使無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的吞吐量在時(shí)間和空間上均得到提高，降低了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下地鐵通信傳輸延遲，且通過(guò)數(shù)據(jù)壓縮，使傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)丟失情況減少，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率和數(shù)據(jù)傳輸精準(zhǔn)度，使地鐵通信延遲得到優(yōu)化和消除。