面向突发事件流的传感网实时传输协议的-.研究

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1、东南大学硕士学位论文(1)实时性传感器网络中的突发事件通常是应用程序感兴趣的目标事件，这些事件所携带的信息带有明显的实时需求。传感器网络应该保证将这些重要的突发事件信息在较短的时间内传输到数据分析中心，并将最终分析结果交给决策者以做出快速正确的决定。对于决策者来说，这些重要信息的丢失或延迟到达都可能造成严重的后果。(2)容易引起网络拥塞突发事件引起的高数据率、传感器节点有限的存储和无线通信能力以及传感器网络多对一的流量模式，这些因素综合起来使得传感器网络在突发事件出现情况下容易发生网络拥塞现象141，拥塞反过来会导致突发事件包的延迟和丢弃，恶化网络性能。(3)突发事件流

2、和常规数据流的共存传感器网络是应用相关的网络，同一网络可能会同时承担多种任务。在这样的网络中可能会出现以下两种数据流：周期性地报道环境参数或节点状态的常规数据流和不可预测的基于事件驱动的突发事件流。(4)冗余性当应用程序感兴趣的目标事件发生时，事件周围的传感器节点将被触发为报警状态并增大频率向汇聚节点发送事件数据包，由这些大量数据包组成的突发事件流便带有很强的冗余性和关联性．1．3研究目标及内容本文以无线传感器网络中面向突发事件流的传输协议为研究对象。针对突发事件流的检测、突发事件流和常规数据流共存下的路由协议、拥塞控制等问题提出相应的解决方案。主要研究内容如下：(1)

3、传感器网络中突发事件流的检测传感器网络中突发事件的发生使得网络开始出现突发事件流，这些重要的突发事件流和普通的常规数据流于是共同存在于网络中。为了使网内节点能够有效区分突发事件流和常规数据流以便开展针对两者的区分服务机制，本文将在源节点处设计有效的突发事件流检测以及标记方法。(2)突发事件流和常规数据流共存下的路由协议传统的无线网络路由协议为共存的多数据流采取统一的路由转发算法会引起多数据流对最优路径的竞争，无法体现这些数据流各自的QoS需求．本文将针对这一问题设计突发事件流和常规数据流共存下的具有区分性的路由协议．以体现突发事件的重要性．(3)拥塞控制机制突发事件流可

4、能的大规模性、传感器网络多对一的流量模式、传感器节点受限的存储和无线通信能4第一章引言力势必会引起网络拥塞现象。针对网络拥塞问题，本文将设计突发事件流和常规数据流共存下的拥塞控制机制，这样的拥塞控制机制优先保证突发事件流的传输性能，从而为路由协议做到尽最大努力地传输突发事件流提供进一步的支持。(4)对传感器网络特有的周期性报道流量模式和基于事件驱动的流量模式的仿真传感器网络是应用相关的网络，它主要承担着常规性的状态报道和基于事件驱动的异常监测等任务，周期性报道的流量模式和基于事件驱动的流量模式是传感器网络特有的两种流量模式。传统的无线网络仿真环境对无线传感器网络共存这两

5、种流量模式的支持很少，为了开展传感器网络下突发事件流和常规数据流共存情况下的传输协议的研究，本文将在仿真环境下模拟这两种流量模式。1．4面向突发事件流的传感网传输协议设计上的考虑根据上一节对无线传感器网络中突发事件流特点的分析，本文在面向突发事件流的传感网实时传输协议设计中有以下几个方面的考虑：首先，面向突发事件流的传感网传输协议的设计将采用跨层设计的方法，协议的设计将集中在网络层和数据链路层。跨层设计方法在现代的无线网络传输协议特别是在对服务质量有一定要求的无线网络传输协议设计中越来越受到重视。本文在协议设计中将在网络层和数据链路层之间也采用一定的跨层设计方法来提高突

6、发事件流的传输性能。举例来说，为了使突发事件流较快地到达汇聚节点，网络层的路由协议应该尽可能地使突发事件流通过“繁忙”程度较低的节点到达汇聚节点，因此，网络层需要有某种方法获知节点的“繁忙”程度，考虑到链路层的队列信息可以在一定程度上为节点的“繁忙”程度提供参考，为此，在路由协议设计中可以通过网络层和链路层之间这样的跨层信息交互做到对突发事件流的传输能够自适应于网络流量的变化．其次，在实时投递方面，现有的传感器网络实时协议主要从协议栈的两个层次着手解决：数据链路层和网络层。前者通过定制的MAc协议在每一跳上为重要的实时数据包提供信道接入延迟保证或尽最大努力地减小信道接入

7、延迟，从而间接优化实时数据包的端到端延迟，这样的传感器网络MAC协议有S—mC【6l，T—MAC【7】以及sift-MAcl明等。除了MAc协议，网络层的路由协议也是影响数据包实时传输的另一重要方面嘲，现有的传感器网络实时路由协议使用地理位置信息【91或跳数距离㈣估算路径上数据包的平均延迟，在此基础上通过灵活的选路策略保证数据包的端到端延迟。在本文协议设计中从数据链路层和网络层综合考虑为突发事件流提供实时投递服务：一方面，考虑到数据链路层定制姒C协议的复杂性、对传感器节点要求高以及扩展性较弱等缺点，本文在协议设计中使用普通的csMA／cA