無線多媒體傳感器網(wǎng)絡MAC層關鍵技術研究.pdf

1、通信技術、嵌入式計算技術發(fā)展迅速,無線傳感器網(wǎng)絡日益成熟。為了滿足在復雜多變的監(jiān)測環(huán)境中人們對信息獲取的需求,將圖像、音頻、視頻等多媒體信息引入到傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡中成為迫切需求,無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(WirelessMultimedia Sensor Networks,WMSNs)開始走進人們的視野并逐漸受到研究者的重視,作為一種新的概念系統(tǒng),其研究具有很強的理論意義和實用價值。
　　 無線多媒體傳感器網(wǎng)絡中,傳輸?shù)闹饕切畔⒘烤?/p>

2、大的音/視頻等多媒體數(shù)據(jù),保證在無線鏈路上持續(xù)傳輸多媒體數(shù)據(jù)的信道帶寬需求,同時在節(jié)點能力有限的情況下保障多媒體業(yè)務傳輸?shù)母哔|(zhì)量要求是網(wǎng)絡設計的關鍵因素。媒體訪問控制(Medium Access Control,MAC)層是無線信道上所有數(shù)據(jù)報文和控制消息進行發(fā)送和接收的直接控制者,解決網(wǎng)絡中節(jié)點以怎樣的規(guī)則共享信道以保證滿意的網(wǎng)絡性能問題。MAC層能否高效地使用無線信道是實現(xiàn)無線多媒體傳感器網(wǎng)絡通信的關鍵因素之一。
　　 圍繞

3、MAC層關鍵技術研究的問題,本文結(jié)合無線多媒體傳感器網(wǎng)絡的特點,詳細分析現(xiàn)有傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡MAC層技術應用到WMSN的不足與可行性,分別對適于多媒體傳感器網(wǎng)絡的自適應簇頭競爭機制、信道接入的退避算法以及信道接入方式進行了相應研究。
　　 由于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡是一種全新的概念系統(tǒng),目前仍無具體針對其的MAC層協(xié)議,本文從信道接入技術、MAC調(diào)度、差錯控制以及數(shù)據(jù)包大小四個方面深入分析了現(xiàn)有傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡MAC層協(xié)議,探討了這些

4、協(xié)議應用到無線多媒體傳感器網(wǎng)絡存在的主要問題及可行性,展望了進一步的研究方向。
　　 MAC層實現(xiàn)高效合理的信道分配與基于怎樣的簇結(jié)構(gòu)緊密相連。本文針對多媒體傳感器網(wǎng)絡的需求,提出了一種基于剩余能量與傳輸距離的自適應周期分布式簇頭競爭機制——ARDCH機制,機制采用一種基于地理位置的分簇方式,通過綜合考慮節(jié)點剩余能量以及通信代價選舉簇頭,同時根據(jù)剩余能量來動態(tài)調(diào)節(jié)簇頭的工作周期,均衡網(wǎng)絡各節(jié)點能耗,延長網(wǎng)絡生命周期,同時采用多信

5、道簇間通信,避免簇間干擾。ADRCH分簇機制分簇穩(wěn)定,能量消耗低且有效平衡簇內(nèi)節(jié)點的能量消耗,顯著延長了網(wǎng)絡完整存活時間,同時保證了網(wǎng)絡基本生存周期,相較于其它分簇協(xié)議更為適合多媒體傳感器網(wǎng)絡的需求。
　　 傳感器網(wǎng)絡是面向應用的網(wǎng)絡,大多數(shù)多媒體傳感器網(wǎng)絡中除了存在實時性敏感的多媒體業(yè)務流之外仍存在其它非實時性業(yè)務流,當實際應用中網(wǎng)絡突發(fā)視頻、音頻流量不大時,應用基于競爭的MAC層信道接入?yún)f(xié)議,仍能較好的處理應用要求。如何改進

6、基于競爭的MAC協(xié)議,使其能處理多種業(yè)務傳輸要求,其關鍵問題在于如何改進協(xié)議退避算法,使其具有區(qū)分服務的功能。文章提出了服務區(qū)分動態(tài)退避算法——SDDB算法,通過對優(yōu)先級不同的業(yè)務采用不同的退避方式,實現(xiàn)合理退避及業(yè)務優(yōu)先級區(qū)分服務,保障優(yōu)先級高的業(yè)務實時傳輸,有效避免二次沖突,支持突發(fā)業(yè)務流傳輸,同時不顯著降低網(wǎng)絡吞吐量,更適合多種業(yè)務并存的無線多媒體傳感器網(wǎng)絡。
　　 多媒體傳感器網(wǎng)絡中業(yè)務類型多樣,如何針對不同的業(yè)務類型提

7、供區(qū)分服務實現(xiàn)QoS保障,同時不顯著增大傳輸能耗,并能延長網(wǎng)絡生存周期是信道接入?yún)f(xié)議解決的關鍵問題。文章提出了一種適于多媒體傳感器網(wǎng)絡提供區(qū)分服務的多信道接入?yún)f(xié)議——DSMAC協(xié)議,將幀分為自由競爭與TDMA調(diào)度階段,對于實時性要求高的業(yè)務,通過簇內(nèi)TDMA調(diào)度實現(xiàn)快速接入,避免節(jié)點間碰撞重傳以降低延遲,同時減少能耗延長網(wǎng)絡生命周期;對于實時性要求低的業(yè)務,基于LatinSquare進行退避,在自由競爭階段接入信道;此外,突發(fā)業(yè)務在幀內(nèi)