厚颜称本文为“LEEP详解”。话说古有《TCP/IP详解》，今有《CTP/LE详解》。
简介
LEEP协议主要用于估计节点间的单跳双向链路质量，以供路由协议计算路由。
TinyOS 2.x中实现的LEEP协议结合了广播LEEP帧的收发成功率和单播数据包的
发送成功率来计算单跳双向链路质量。
基本概念
入站链路质量：有节点对(A,B)，以B作为参考结点，A向B发送的总包数为
total_in，其中B成功接收到的包数为success_in，从而有：
入站链路质量 = total_in / success_in
total_in的值即节点B成功收到的LEEP帧数。success_in的值可以通过A节点
广播的LEEP帧中的顺序号间接计算而得。LEEP帧中设有顺序号字段，节点A每
广播一次LEEP帧，它会将该字段加1，从而B节点只需要计算连续收到的LEEP帧
顺序号的差值就可以得到丢失的LEEP帧数。
入站链路质量也可以通过其它途径得到，比如LQI或RSSI之类的链路质量指示
器，不过这需要无线模块支持这类功能才行。
出站链路质量：节结点对(A,B)，以B作为参考点，B向A发送包数为total_out，
其中A成功接收到包数为success_out，从而有：
出站链路质量 = total_out / success_out
由于LEEP帧是通过广播方式发送的，节点B无法得知节点A是否收到，从而
无法计算success_out。但B到A的出站链路质量即A到B的入站链路质量，要解决
该问题只有让A把它与B间的入站链路质量回馈给B，这其实就是LEEP帧的主要
功能之一。
TinyOS 2.x中用8位无符号整数表示出/入站链路质量。为了减少精度损失和
充分利用8位的空间，TinysOS在实际存储该值时对它扩大255倍。
双向链路质量
对于有向节点对(A,B)，双向链路质量定义如下：
双向链路质量 = 入站链路质量 * 出站链路质量
因为本地干扰或噪声可以引起(A,B)和(B,A)链路质量不同，定义双向链路质量
就是为了将这种情况考虑在内。
EETX值
TinyOS 2.x中使用EETX(Extra Expected number of Transmission)值表示双向链路质量估计值。
在LEEP协议中使用的有两种EETX值：窗口EETX和累积EETX。窗口EETX是接收到的LEEP帧数或发送
的数据包数达到一个固定的窗口大小时，根据窗口中的收发成功率计算出的EETX。而累积EETX则
是本次窗口EETX和上次累积EETX加权相加的。根据指数移动平均的原理并让旧值的权重逐渐减少，
以适应链路质量的变化，是比较符合实际的统计方法。
LEEP协议对数据链路层的要求
有单跳源地址
提供广播地址
提供LEEP帧长度
其中，有单跳源地址的要求是为了让收到广播LEEP帧的节点确定更新邻居表中哪一项
的出站链路质量。现有节点的数据链路层一般都可以满足这3个要求。
LEEP帧结构
根据以上分析可以得知LEEP帧至少应具备一个顺序号和与若于邻居间结点的入站链路质量。
TinyOS 2.x中实现的LEEP帧结构如下：
----------------------------------------------------------
| LEEP | Payload | LI Entry | LI Entry | ... | LI Entry |
| Header | | 1 | 2 | | n |
----------------------------------------------------------
其中LEEP头部结构如下：
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|nentry | rsrvd | seqno |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
各字段定义：
• nentry：尾部的LI项个数
• seqno：LEEP帧顺序号
• rsrvd：保留字段必须设为0
链路信息项
链路信息项格式如下：
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| node addr |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| link quality |
+-+-+-+-+-+-+-+-+
各字段定义：
• node addr：邻居节点的链路层地址
• link quality：从与node id对应的节点到本节点的入站链路质量
实现
TinyOS 2.x中LEEP协议的实现在tos/lib/net/le目录下：
- LinkEstimator.h 头文件，包含了邻居表大小、邻居表项结构、LEEP帧头尾结构 以及LEEP协议中用到的常数的定义。
- LinkEstimator.nc 接口定义。包含了其它组件可以从LinkEstimator中调用的方法。 主要分为两类，一类用于获取链路质量，一类用于操作邻居表。
- LinkEstimatorC.nc 配置文件。它只说明LinkEstimator提供LinkEstimator接口。
- LinkEstimatorP.nc LEEP协议具体实现。
下面根据LinkEstimator.nc接口中定义的方法结合LinkEstimatorP.nc实现接口的源代码
来分析LEEP的工作原理。
估计链路质量的策略：
LEEP协议的目的是为了得到本节点到邻居节点的双向链路质量。实现中使用两种策略
综合来计算估计值。
根据信标帧的估计（B估计）：
通过LEEP帧的信息来作EETX值的估计。
信标帧的发送：Send.send()方法，调用addLinkEstHeaderAndFooter()函数加LEEP
头尾。尾部存放的是本结节到邻居节点的链路质量表，如果LEEP帧中一次放不下
这个表，则在下次发LEEP帧时从第一个上次放不下的表项放起，以保证每个表项都有
被发送的机会是平等的。每发一个包都将帧中的顺序号字段加1。
发送的时机由LinkEstimator的使用者决定，如CTP。
信标帧的接收：SubReceive.receive()，处理LEEP头尾，更新邻居表。这些操作在函数
processReceiveMessage()中处理，该函数找到这个LEEP帧发送者对应的邻居表项，调用
updateNeighborEntryIdx()函数更新收到包数记数值和丢包数记数值。其中的丢包数就
是本次与上次LEEP帧中顺序号字段的差值。当收到的包数达到一个固定窗口的大小时，
调用updateNeighborTableEst()函数计算B估计值。
B估计值的计算：B估计值为
newEst = 255 * 接收到LEEP帧数 / 总帧数
根据动态移动平均原理更新入站链路质量：
inquality = (ALPHA*inquality + (10 - ALPHA)*newEst) / 10
TinyOS 2.x中设ALPHA值为9，因此每次更新时，旧值占9/10的权重，而新
值占1/10的权重。
计算双向链路质量：
窗口EETX = (255^2/(q_1*q_2) - 1) * 10 //这个看了源码才知道是inquality和outquality
更新累积EETX值：
累积EETX = (ALPHA*原eetx + (10-ALPHA)*newEst)/10
根据数据包的估计（D估计）：
通过发送数据包的成功率来作EETX值的估计。
LinkEstimator并不能得知上层的数据包是否发送成功。因此它提供两个命令txAck()和txNoAck()
让上层组件调用。txAck()用于告知LinkEstimator数据包发送成功，它将对应通信邻居的成功传输
数据包计数值和总传输包计数值加1。当总传输包数达到一个固定窗口的大小时，调用updateDEETX()
函数计算窗口EETX值：
窗口EETX值 = (总包数 / 成功包数 - 1) * 10
更新累积EETX值：
累积EETX = (ALPHA*原eetx + (10-ALPHA)*newEst)/10
其它实现：
4bitle
参考
TEP124