3.2 自适应Quorum系统

前面的Quorum系统，每个Quorum的大小是一样的，每个Quorum的QSR也是一样的，这样的Quorum系统称为对称的Quorum系统。在WMN/MANET的应用中，节点的业务流量可能是突发的，需要系统能够根据流量进行自适应调整；不同节点的供电方式和电池剩余电量也不一样，希望采用的节能策略也可以自适应调整。这就需要设计不同大小和不同QSR的Quorum系统，即非对称Quorum系统，成为第3个目标。

不同大小的Grid Quorum自然就可以构成非对称的Quorum系统，如图5所示，大小分别为：N =32和N =42的2个Quorum，组成的Quorum系统仍满足“旋转闭合特性”。

文献[5]一开始就构造了一类自适应的Extended Torus Quorum系统。文献[6]也注意到了这个问题，但构造最佳的非对称Quorum可能是一个非决定性多项式时间-完全(NPC)问题，属最难解的一类问题。这实际上是一个误解，因为第3个目标实际上只要求提供满足异步特性的Quorum表，而不需要动态计算Quorum。而根据查表选择Quorum系统，复杂度是线性的。文献[7]就利用文献[8]的Cyclic Quorum和查表的方法，构造了最优自适应Quorum系统??AAPM，可以动态调整Quorum大小和QSR，并具有第2个目标要求的最优特性。

3.3 异步Quorum节能系统的性能

异步Quorum节能系统(AQEC)的性能比较方式分为：与原有同步系统的比较、能量最优Quorum节能系统(OAQEC)与非最优系统的比较以及各种应用环境下Quorum系统的适应能力的比较。文献[5-7]对这些进行了仿真，仿真区域分别为：1 500×300 m2和1 000×100 m2的环境，节点采用IEEE 802.11 Ad Hoc方式组网，节点的传输距离为250 m，节点数为50，都是多跳的Ad Hoc环境。

(1)不使用节能模式与PSM节能模式的比较

文献[6]仿真证实了在移动的多跳Ad Hoc环境下，PSM模式下的丢包率在50%以上，根本不能很好地工作。OAQEC比不使用任何节能机制的系统能节省80%以上的能量。如文献[5]中，在分布50个节点的移动性测试中，无节能的系统在120 s时已无存活节点，而OAQEC在360 s时仍然有80%的存活节点。

(2) OAQEC与普通AQEC系统比较

OAQEC是理论上能量最优的，文献[5，7]可以证实。

(3) 各种网络环境下的性能比较

文献[5-6]的仿真中都显示：在AQEC节能系统随着网络规模、节点密度的增长时，系统性能的下降也是线性的，当节点以10 m/s左右的速度移动时，系统性能变化不明显。这样就证实了AQEC可以应用于WMN环境中。

文献[6]还仿真了无线传感器网络下OAQEC的性能，结果表明OAQEC比经典的S-MAC[9]系统性能有很大的提高，比如在S-MAC有50%以上的丢包率时，OAQEC的丢包率仍然保持在5%以内。

对于网络业务流量的变化，自适应的AQEC(AAQEC)具有很突出的性能，文献[7]的仿真表明，AAQEC能比AQEC节省20%的能量。

4 同步模式Quorum节能机制

4.1 同步模式Quorum节能系统

由图4可以看出，AQEC在所有的BI都有活跃期，这点类似于PSM模式。当时隙同步可以实现的时候，应用同步模式可以进一步节约能量。

基于模糊控制同步Quorum节能(SQEC)系统与AQEC的最大区别体现在帧结构上。图6为同步Quorum系统的帧结构图，节点只需要在QBI中保持BW活跃，其他时间都可以维持在休眠状态。这样就能节省更多的能量。从数学上来看，同步Quorum是Quorum系统的同步应用，因此两者可以使用同样的Quorum系统。

关于SQEC的研究主要在自适应调整方面，实际上这些策略也可以用在异步模式下。

在文献[10]的自适应同步Quorum节能(ASQEC)协议中，首先根据仿真确定了不同流量下最优的Quorum大小，然后在数据传输过程中检测网络流量，相应调整Quorum的大小。

由于文献[10]中的方法中采用了固定的阈值调整Quorum的大小，在实际应用中受到限制，文献[11]提出模糊控制同步Quorum节能(FSQEC)协议，引入模糊控制的方法，将历史数据包的延迟和排队等待传输数据包长作为输入参数，根据模糊控制的理论制订出调整策略。

值得一提的是在文献[10]中为了减少时延，当节点收到数据包之后的所有的时隙都保持BW活跃，直到数据包传送完成。这从本质上也是一种动态调整，即临时增加Quorum系统的元素。

4.2  同步Quorum节能系统的性能

由于SQEC工作于同步状态，性能比较主要是针对与其他同步方式的节能系统：如PSM、DPSM[12]。文献[10]中对ASQEC与PSM、DPSM[12]，文献[11]中对FSQEC与ASQEC、DPSM、PSM的性能进行了仿真比较。两者都采用了一个200 m2的区域，节点采用IEEE 802.11 Ad Hoc方式组网，且不移动，节点通信距离为300 m，节点密度分别为50个和30个，因此是一个单跳的Ad Hoc环境。Quorum系统采用Grid Quorum。

仿真结果表明，即使在时钟良好同步的单跳Ad Hoc网络环境下，ASQEC和FSQEC比PSM、DPSM都能节省更多的能量，同时延迟与他们相当。如在恒定速率数据源，20%节点存活条件下，FSQEC的存活时间比DPSM、PSM和无节能模式分别多50%、20%和15%。而在突发数据源时，这一数据分别为：100%、40%和10%。

可以注意到在突发数据源的情形下，SQEC与DPSM的性能差异不明显，而FSQEC则有明显的性能优势。这是因为FSQEC不仅利用了历史信息，同时还利用了未来要发送的数据信息。

值得指出的是两者都没有采用最优Quorum系统，因此性能还有优化的空间。

                                                                                     [1] [2] [3]