无线多媒体传感器网络qos 路由协议的研究

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1、无线多媒体传感器网络QoS路由协议的研究文/李玲香针对无线多媒体传感X络的QoS要求，本文引入了定向扩散协的思想，在DD基础上进行了改进和扩展，提出了一种适合多媒体传感器X络的QoS路由协议，该协议的基本思想是在扩展原DD协议兴趣包格式的基础上建立梯度，在数据传输阶段，转发节点的确定是基于跳数、负载、能量三维QoS参数不同优先级排序来构建决策概率进行选择。仿真实验结果表明：该路由算法能够提供不同业务的QoS保障，能很好地均衡X络负载和优化X络能量消耗。摘要一种按需路由协议，它不用周期的维护路由表，只需在需要的时候才进行路由的

2、建立，从而大幅的减少控制流量开销，协议简单，可以自动趋向于最短路径和最小时延等优点，倍受研究者关注，并做了相关的研究。定向扩散路由机制分为兴趣扩散、梯度建立和路径加强3个阶段，首先，汇聚节点(sink)根据不同应用需求定义不同的“兴趣”消息，采用洪泛的方式将兴趣注入X络。同时，完成从数据源节点(source)到汇聚节点的梯度建立。数据源节点最初沿梯度方向发送低速率的探测数据。当汇聚节点收到来自于不同路径的探测数据时，算法按一定的标准从若干返回路劲，选出一条它认为“高效”的路径加强(高效的标准由汇聚节点决定，例如基于时间上的考

3、虑，选择收到数据包较快的路径作为传输的路径。然后，数据将以高速率沿着加强路径传输到汇聚节点。3基于DD无线多媒体传感器X络QoS路由协议的实现3.1路由协议原理多媒体业务对时延和时延抖动非常敏感，虽然DD算法自动趋向于最短路径和最小时延等优点，然而DD协议需要数据开始传输后逐渐增强出一条最短路径，易耗尽节点能量，形成X络孤岛，而且路径可能频繁改变，导致时延抖动，因而不适用多媒体业务。本文引用DD协议中“梯度”的思想，并对其进行了扩展，提出了一种适用于多媒体业务传输的无线传感X络QoS路由协议。协议扩展体现在三个方面：一是基于

4、能量瓶颈(MaxMinPathNode-Energy，MaxMPE)，数据链路瓶颈(TotalDataLoad，TDL)和到观测节点的最小跳数(MinHopCount，MHC)扩展了泛洪阶段的兴趣包字段。二是在数据传输阶段根据业务更新标识对QoS度量参数进行优先级排序来构建决策概率确定转发节点。三是根据DD算法梯度建立形成梯度场强的特点，在路由维护阶段，为了应对节点失效等拓扑变化，在不增加节点信息和路径长度的情况下，本算法引入后备路由策略，建立主路径和后备路劲，解决X络的可靠性问题，如图1所示。3.2路由算法描述由于M/M/

5、1排队模型可以很好解决的不同业务进行数据分发调度策略，排队模型根据不同等级业务分配不同的数据传输路径，使得无线传感器X络能够提供多种业务的区分服务。在梯度建立的兴趣数据分组洪泛过程中，兴趣分组增加如下字段：节点负载（HL）是否实时业务RT，业务优先级（BP）。在梯度建立阶段：算法首先按改进的兴趣分组以经典的泛洪方式向邻居节点广播兴趣消息，传感节点保存邻居节点列表NeighborList，并记录邻居节点的最小跳数MHC（MinimumHopCountMHC）、最小负载MHL（MinimumHopLoad）和最大剩余能量MaxM

6、PE（MaximumHopEnergy）信息，然后根据兴趣包中的梯度更新标志建立MHC和MaxMPE两类梯度，再由Sink发起兴趣包，以MHL建立第二次梯度，形成HCL和MPEL两类双重梯度。在上述梯度建立的基础上，路径选择算法是在前述的梯度建立为前提的，对多约束度量__采用优先级调度策略对匹配的数据分组转发：将入选QoS度量依照需求按优先级排序，路径选择按优先级以不同的概率进行选择：实时业务：首先考虑时延，再兼顾节点负载和能耗均衡。①首先建立优先级最高的可用集ANs。对检查邻居节点的HC，确定满足约束条件的节点加入ANs。

7、②在ANS的基础，将满足节点约束条件的检点加入BNs③假设表示BNSs的节点个数，节点的选择概率与节点的剩余能成正比，计算选择节点的概率。（1）上述①②根据QoS约束条件建立两级梯度场，再利用（1）计算转发节点，为每一跳都保证了多媒体实时业务对时延的QoS，同时又能很好地均衡X络负载和优化X络能量消耗。若有相同最大的概率，则以最后一次计算的那个节点为下一跳节点。数据业务：着重考虑优化X络能量消耗和均衡X络负载。①首先建立优先级最高的可用集ANs。检查邻居节点MPE行，将大于MaxMPE的节点按给定的百分比被加入ANs。②由于

8、分组丢包率是尽力而为业务首要考虑的因素，将满足约束条件的节点加入BNs节点集。③考虑到时延是数据业务的重要QoS参数之一，因此尽量选跳数最小的节点作作为下一跳节点。假设n表示BNSs的节点个数计算选择节点的概率。(2)对于数据业务来说，上述节点选择过程，在保证最大化X络生存时间的条件下，构