服务质量感知的带状无线传感器网络跨层优化.pdf

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1、2013年第32卷第10期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)9研～究一j)与探～讨～服务质量感知的带状无线传感器网络跨层优化姜华，何风行，吴波，徐志广，张宏俊(中国科学院上海高等研究院城市公共安全中心，上海201210)摘要：提出一种带状无线传感器网络的跨层协议设计和优化算法。把带状传感器网络的路由问题建模为优化问题，通过计算出最优节点转发概率，实现时延敏感数据的快速传输，时延非敏感数据传输时考虑节点能量均衡，使带状传感网具有多业务服务质量保障能力。经仿

2、真和实际系统验证，本协议能提升带状无线传感器网络在多业务并发情况下的主要性能指标，并延长网络寿命。关键词：服务质量；带状无线传感器网络；跨层优化；能量均衡中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)10-0009-04QoS—awarecross-layeroptimizationforstrip-basedwirelesssensornetworksJIANGHua，HEFeng—hang，WUBo，XUZhi—guang，ZHANGHong-jun(CenterforUrb

3、anPublicSafety，ShanghmAdvancedResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201210，China)Abstract：Across—layerdesignandoptimizationalgorithmforstrip—basedwirelesssensornetworksisproposed，theroutingproblemofstrip—basedsensornetworksismodelingintooptimiz

4、ationproblem．Bycalculatingtheoptimalnodeforwardingprobability，delay—sensitivedatacanbetransmittedrapidlyanddelay—insensitivedatacanbetransmittedtakingenergybalancingintoconsideration，SOthecapabilityofmultipleserviceQoSsupportisguaranteed．Theresultsofsimulat

5、ionandactualsystemshowthatthedesignedprotocolcanimprovemainperformanceofstrip—basedwirelesssensornetworksinmultipleserviceandcanprolongthenetworklifetime．Keywords：qualityofservice(QoS)；strip—basedwirelesssensornetworks；cross—layeroptimization；energybalancin

6、g0引言务QoS保障问题进行跨层协议设计和优化，有效保证了关带状无线传感器网络在智能电网、周界安全、智能交键业务的时延敏感传输和延长网络寿命。尽作者所知，目通、石油管道、河流监测、桥梁监控等领域中有重要应前，国内外尚无针对带状无线传感器网络多业务跨层优化用。带状无线传感器网络“狭长”的部署特点使它相比的研究文献。覆盖同等监测区域的二维平面型无线传感器网络具有更低1协议总体设计廉的部署成本，拓扑简单，但是个别关键节点能量耗尽将造1．1网络模型成网络断裂，使得网络非常“脆弱”。假设传感节点随机部署在狭长区域，网络

7、中有Ⅳ个传无线传感器网络的跨层优化是指为优化网络性能指标感节点和1个Sink节点，传感节点的最大通信半径为。进行的2个及以上子层协议信息的联合优化设计，在近几传感节点可以产生和发送自身的传感数据，并可以转发邻年受到广泛关注成为研究热点E~-4]。跨层设计并不是完全近节点的数据。数据传输模型为多对一模型，Sink要通过否定传统无线网络的分层结构，而是弱化了层与层之间的多跳收集到所有传感节点采集的数据，无数据融合。传输界限，通过综合协调分配多个网络层的参数和信息交互，使业务包括时延敏感的传输任务和非时延敏感的传输

8、任务，协议栈能够根据网络状况的变化，自适应地调整信息编码、时延敏感传输业务要求低延迟。信道分配、发射功率和路由等策略，满足特定应用所需的服1．2协议架构务质量(QoS)。本文针对网络数据传输的能量均衡和多业带状传感器网络跨层协议的整体设计架构如图1所收稿日期：2013-03-22基金项目：上海市科学技术委员会科研计划资助项目(09DZ1502100)第lO期姜华，等：服务质量感知的带状无线传感器网络