医疗无线传感器网络拥塞控制算法研究

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1、￣单位代码１０６０２Ｉ学号２０１３０１１５４５分类号ＴＰ３９３．０４＾级公开＠＾怎吁篇＇？序ＧＵＡＮＧＸＩＮＯＰＭＡＬＵＮＩＶＥＰＳＩＴＹ？硕去学佐｛＾文医疗无线传感器网络拥塞控制算法研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｎｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｇＨｅａｌｔｈｃａｒｅＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ学院；计算机科学与信息工程学院专业！软件工程研究方向：计算机网络年级：２０１３级研究生：张建庭指导教师；周生明教授完成日期：２０１６年

2、５月医疗无线传感器网络拥塞控制其法研究专业名称：软件工程申请人：张建庭指导教师：周生明论文答辩委员会＾勺、主席：和绛姜员：霉立加Ｉ广西师巧大学硕±研究生学位论文医巧无线传感器网络拥塞控制算法研巧学生：张建庭导师：周生明专业：软件工程研巧方向：计算机网络年级：２０１３级摘要无线传感器网络（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＷＳＮｓ）是由大量小型、低功耗的传感器节点通过无线通信技术所形成的多跳自组织的网络。随着无线传感器技术的迅速发展，ＷＳＮｓ，ＨｅａｔＷ得到广泛的应用尤

3、其是在医疗领域方面。医疗无线传感器网络（ｌｈｃａｒｅｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒ一Ｗ主要作用是采集数据用于医疗诊断和持Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＨＷＳＮｓ）是ＷＳＮｓ的个特殊的范畴，续地健康评估。ＨＷＳＮｓ在医疗监护上起着重要的作用，可靠、实时地传输数据对于ＨＷＳＮｓ来说至关重要，然而紧急的医疗突发事件将会产生大量的突然流，网络将遭受不可预测的ＷＳＮ一负载，从而引发网络的拥塞ｓ多到的通信方式、无。不同于传统的有线网络，由于线链路的互相千扰、网络拓扑的动态变化Ｗ及网络资源受限等特性，使得ＷＳＮｓ更容易出现拥塞。拥塞将导致分组丢失，增加端到端的时延

4、．而且还会因重传丢失分组而过多消耗网络的宝贵能量，然而在医疗无线传感器网络中关键信息的丢失、延迟或是节点死亡将直接影响患者的生命安全，。因此对拥塞进行处理是节省网络的能量、提升网络ＱｏＳ的必要手段，同时也是ＷＳＮｓ的重要挑战。由于ＷＳＮｓ的固有特性，传统网络的拥塞控制机制不能直接适用于ＷＳＮｓ。随着ＷＳＮｓ研究的深入，应用于不同场景的ＷＳＮｓ的拥塞控制算法也越来越多。目前ＷＳＮｓ拥塞控制一般包括拥塞检测、拥塞反馈、拥塞处理这几个环节。虽然目前在ＷＳＮｓ的拥塞控制方面一些研巧成果己有，但是大部分的拥塞控制算法都是通过简单的拥塞检测与速率

5、调节机制来处理拥塞。现有的拥塞检测方法大部分都是基于缓存队列长度、信道采样、分组服务时一，没有考虑到流量的变化趋势间与到达间隔时间的比值等单度量！及拥塞的渐变过程。拥塞处理大部分是通过速率调整或是流量调度，很少考虑网络传输的公平性、可靠性与实，ＨＷＳＮｓ，这些网络性能指标尤为重要。针对送些问题时性等重要网络性能特别是在中，一本文提出了种基于虚拟队列的拥塞控制算法（ＣｏｎｇｅｓｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＡｌｇｏｒｉｔｈｍＢａｓｅｄｏｎＶｉｒｔｕａｌＱｕｅｕｅ，ＣＣＶ巧。具体的研巧内容与研巧成果如下：，本文介绍了ＨＷＳＮｓ的研巧

6、背景及意义、ＷＳＮｓ拥塞控制研巧的现状首先，阐述了ＷＳＮｓ拥塞的原因、种类，分析了ＷＳＮｓ拥塞控制的难点，介绍了目前拥塞控制的关键技，术Ｗ及工作流程，接着对目前常用的拥塞控制策略进行分析与深入研巧并总结了其优缺点和ＨＷＳＮｓ的拥塞控制需要解决的问题。其次，针对现有ＷＳＮｓ拥塞控制算法的存在问题Ｗ及在ＨＷＳＮｓ中数据的可靠性传输、时延、公平性要求高的特点，本文提出了ＣＣＶＱ算法。该算法包含拥塞避免与拥塞消除两个步骚。本文首先通过构建多路径和ＱｏＳ感知路由进行避免拥塞，从而提髙了关键信息的Ｉ广西师范大学硕±研巧生学位论文一

7、，同时还达到了能耗均衡的目的。然而ｓ传输可靠性与实时性，由于ＷＳＮ多到的通信方式，靠近Ｓｎｋ，ｉ附近依然会出现拥塞为此本文采用速率调整机制与主动丢包策略进行拥塞处理，从而保证低优先级数据的可靠性、减少端到端的时延、提高了网络的吞吐量。ＣＣＶＱ根据队列的变化率与缓存的占用情况进行拥塞检测。如果网络发生拥塞．，为了解除拥塞本文则根据拥塞程度和子节点与自身源流的优先级来降低子节点的发送速率与节点的采样速率；如果网络将要发生拥塞，说明此时节点的发送速率小于接收速率，为了降低节点的接收速率，本文根据虚拟队列的变化率来调整子节点的发送速率与节点的采样

8、速率；如果缓存区的利