多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)質(zhì)量保障問題的研究.pdf

1、隨著監(jiān)測(cè)環(huán)境的日趨復(fù)雜多變，迫切需要將信息量豐富的圖像、音頻、視頻等媒體引入到以傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測(cè)活動(dòng)中來，實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度、精準(zhǔn)信息的環(huán)境監(jiān)測(cè)。近年來，對(duì)多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)(MSNs，Multimedia Sensor Networks)技術(shù)的研究已引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的密切關(guān)注。MSNs可提供的服務(wù)多種多樣，因而衡量每類服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)的標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。如何保障不同服務(wù)的QoS且有效利用全網(wǎng)資源，成為MSNs研究領(lǐng)域的一個(gè)突

2、出問題。本論文圍繞MSNs服務(wù)質(zhì)量體系在各個(gè)層面的相關(guān)保障機(jī)制和算法進(jìn)行了研究，側(cè)重于服務(wù)模型的建立，服務(wù)感知的業(yè)務(wù)調(diào)度策略，服務(wù)感知的路由選擇算法以及自適應(yīng)QoS保障機(jī)制等幾個(gè)方面，主要考察了MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層以及應(yīng)用層的QoS保障策略以及相互影響。論文工作主要包括以下幾個(gè)方面： (1) 根據(jù)MSNs的特點(diǎn)，在基于簇的MSNs體系結(jié)構(gòu)上，借鑒DAVIC服務(wù)模型的思想，并對(duì)其加以改進(jìn)，從而建立一種適用于MSNs的服務(wù)模型。

3、在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了該服務(wù)模型的協(xié)議流程。該服務(wù)模型使MSNs以服務(wù)為核心，為用戶以及上層應(yīng)用提供保障其QoS需求的多媒體服務(wù)。 (2) 面向MSNs的兩種基本服務(wù)模式(基于事件驅(qū)動(dòng)和查詢驅(qū)動(dòng)的服務(wù)模式)，提出了一種提供區(qū)分服務(wù)的MSNs業(yè)務(wù)調(diào)度模型，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種服務(wù)感知的業(yè)務(wù)調(diào)度策略，使用非搶占的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)模型保障兩類服務(wù)的時(shí)延要求，以提供滿足多媒體應(yīng)用需求的QoS。 (3) 針對(duì)MSNs中三類基本服務(wù)：異常事件告警服務(wù)

4、、信息查詢服務(wù)以及流媒體查詢服務(wù)，分析了不同服務(wù)的00S需求，并抽象出多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS路由模型。進(jìn)而，設(shè)計(jì)了一種基于蟻群優(yōu)化的服務(wù)感知路由算法ASAR(Ant-colonvoptimization based Service Aware Routing)。該路由算法旨在依據(jù)各類媒體數(shù)據(jù)包的不同QoS需求，選擇相應(yīng)的路由以合理利用全網(wǎng)資源、提高網(wǎng)絡(luò)性能。 (4) 考慮到MSNs中同時(shí)存在的基于端到端(end-to-end)和

5、基于事件到匯聚節(jié)點(diǎn)(event-to-sink)的兩種傳輸模型，結(jié)合傳輸控制協(xié)議和媒體采集方案生成方法形成了一個(gè)基于二級(jí)反饋的QoS自適應(yīng)保障機(jī)制。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的QoS和傳輸負(fù)載狀況將網(wǎng)絡(luò)劃分為10個(gè)典型狀態(tài)。在傳輸層，通過傳輸控制協(xié)議調(diào)整媒體流和事件流的發(fā)送率，完成網(wǎng)絡(luò)向最優(yōu)狀態(tài)的遷移；在應(yīng)用層，通過傳輸層計(jì)算得出的媒體流數(shù)據(jù)包發(fā)送率，計(jì)算節(jié)點(diǎn)多媒體信息采集的最佳方案。上述方法適合于MSNs的混合傳輸模型，有效地保證了兩類基本服務(wù)的QoS

6、。 (5) 在基于簇的MSNs體系結(jié)構(gòu)上，我們?cè)O(shè)計(jì)并開發(fā)了一個(gè)多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，為了更好地保障MSNs的服務(wù)質(zhì)量，設(shè)計(jì)了靈活的、分布于各類多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)的中間件—AuViM，并詳細(xì)描述了中間件中各模塊功能以及兩種主要服務(wù)模式流程。進(jìn)而提出一種描述MSNs中QoS需求的方法，以便靈活地為每個(gè)用戶定制相應(yīng)的QoS需求。 綜上，論文從MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層以及應(yīng)用層研究了MSNs中QoS保障的關(guān)鍵技術(shù)，