无线多媒体传感器网络视频流区分服务多径qos路由算法

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。无线多媒体传感器网络视频流区分服务多径Qos路由算法　　摘要：无线多媒体传感器网络视频流传输需要提供多样性QoS保障，传统的无线传感器网络路由协议不能很好地保证多媒体视频流数据传输，改进多径路由算法TPGF下一跳节点选择方法，提出一种适合视频流传输的区分服务多路径Qos路由算法DSMQRA。综合考虑各路径跳数与节点剩余能量情况，在源节点与汇聚节点间找到多条优化的节点不相交路径；采用区分服

2、务机制，重点保护视频流关键帧，提高视频流传输质量。在NS2环境下与AODV、GPSR、TPGF等算法进行仿真对比分析，实验结果表明DSMQRA算法能够有效延长网络生存时间、降低丢包率、减小帧延时、图像峰值信噪比较高，更加适合无线多媒体传感器网络视频流数据传输。　　关键词：无线多媒体传感器网络；区分服务；多径路由；算法　　中图分类号：TP393文献标识码：A　　1引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学

3、点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　无线多媒体传感器网络通过集成于节点上的CMOS摄像头、微型麦克风等多媒体传感器协作地感知外部环境，从物理环境中采集图像、视频、音频等多媒体信息，实现对监测区域更细粒度的精确监测。视频流传输是WMSNs的典型应用，视频传感器节点将采集的视频数据多跳传输至sink汇聚节点。为了保障视频流传输质量，延长网络生存时间，必须考虑流媒体数据对带宽、时延、抖动、丢包率、能耗等QoS指标的严格要求，必须考虑全网能

4、量的均衡消耗。　　经典的AODV[1]路由协议，具有按需路由、操作简单、可扩展性好等优点，但却没有考虑路由负载，存在冗余消息多、协议开销大的缺点。近年来提供QoS保障的多径路由算法日益成为WMSNs的研究热点[2-3]。TPGF[4]基于地理位置信息采用贪婪策略在邻居节点集中选择距离目的节点最近的节点作为下一跳，直到找到一条可能路径，然后基于最小跳数进行路径优化，但是其下一跳节点选择仅考虑了距离因素，没有考虑节点能量因素，一旦路径上任意节点能量耗尽，该路径将瘫痪，这时最短路径便成为了最不安全的路径。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅

5、把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　随着研究的不断深入，出现了专门针对多媒体数据传输的路由机制。利用视频失真预测模型，Kandris等人设计了QoS路由算法PEMuR[5]，其缺点在于失真预测需要额外计算开销，并不适用资源受限的传感器网络。为了增强网络整体吞吐量，YahyaB等提出了基于服务区分的多

6、路径QoS路由协议EQSR[6]，通过区分不同服务数据将较为重要的数据通过分片编码方式分散到多条路径中传输，但对数据重新编码同样增加了网络的额外开销。对视频数据进行有效编码能够压缩原始视频的数据量，且经过编码后的视频数据具有不同重要性，如MPEG-4编码方式[7]，其GOP格式为IPBBPBBPIP……，其中I帧是关键帧，P帧与B帧是非关键帧，P帧与B帧的解码依赖于I帧，如果I帧出错，将导致接收端P帧、B帧无法解码而成为无用数据，这样不仅影响视频解码质量，而且造成网络资源浪费。本文改进TPGF下一跳节点选择方法，依据编码后不同数据帧的重要程度采用区分服务方法，提

7、出一种适合视频流传输的区分服务多路径Qos路由算法DSMQRA，综合考虑距离与能量因素，使每条路由成为能量感知路由，同时采用区分服务机制重点保护视频流I关键帧，提高视频数据传输质量。　　2网络模型　　无线多媒体传感器网络拓扑可抽象成带权有向图G=，其中V={v1，v2，…，vn}为有限传感器节点集合，节点个数n=

8、V

9、；E={e1，e2，…，em}为单跳通信链路集合。对于任意链路e∈E，有e=，vi∈V，vj∈V，i≠j。网络模型其它特征如下：　　1）每条链路具有带宽、时延、丢包率等QoS特征值。带宽即链路数据传输速率；时延主要由中继节点排队时延与链路传输时延组

10、成；丢包率包括节点缓冲区