无线多媒体传感器网络QoS路由机制研究

作     者：李姮 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李方敏

授予年度：2009年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081001[工学-通信与信息系统] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：无线多媒体传感器网络 服务质量 区分服务 能源消耗 

摘      要：无线多媒体传感器网络是在传统传感器网络基础上衍生而来的,引入音频、视频、图像等多媒体节点,解决了传感器网络监控精度单一、细度不够的问题,在环境监测、工业控制、医疗保健等应用领域发挥了重要的作用。无线多媒体传感器网络具有感知媒体丰富、数据量大、处理任务复杂等显著特点,使其QoS需求问题成为区别于传统的传感器网络的一个重要特征,后者往往以牺牲服务质量为代价要求低功耗,而前者需要将QoS保障机制融入网络协议栈的设计当中,针对具体应用为多媒体流的传输提供实时性、可靠性、带宽、分组丢失等服务质量保证。 通过对无线多媒体传感器网络QoS体系进行深入研究,分析协议栈各层QoS支持策略,提出了基于角度的区分服务路由ADSR,论文主要工作如下: (1)针对无线多媒体传感器网络多种媒体流并存,采用区分服务的网络模型,将网络中的数据分为三种类型:突发性视频流的关键帧、普通帧,以及周期性标量数据,QoS需求各异。ADSR路由将邻居节点按其偏转角度进行分类,为不同类型的数据流选择相应的转发区域,结合邻居信标交换获得邻居节点的地理位置、单跳通信负载、剩余能量等信息,为其选择相应的下一跳节点。在考虑多媒体数据流的时延特性的同时,均衡全网能耗,尽量延长网络寿命。 (2)在MAC层修改802.11e协议的EDCA机制,在解决节点内实时数据和标量数据竞争的问题上,采用两个优先级队列:实时队列和非实时队列,分别给各队列设定不同的接入参数来实现队列间的优先级差异。在节点间信道接入竞争问题上,拥有实时业务流的节点具有较小的帧间间隔和竞争窗口,使非实时业务节点等待信道空闲的时间长,延迟接入信道。 网络层和MAC层跨层协作,提供QoS区分服务,仿真表明,与现有典型协议相比,在网络负载逐渐增强的情况下,ADSR路由的具有更好的网络性能,更能适应高流量的数据传输。