基于多种qos约束的无线多媒体传感器网络的分析-analysis of wireless multimedia sensor network based on multiple qos constraints.docx

摘要近年来，为满足人们对环境监测质量提出的更高要求，迫切需要将信息量更大的视频、音频和图像等多媒体信息加入到无线传感器网络中,于是在传统无线传感器网络的基础架构上加入了感知信息更多、处理能力更强、存储量更大的多媒体传感器节点，构成无线多媒体传感器网络(WMSN)，以实现更形象、更直观、更全面的环境监测。这也使得其在军事、商业、农业、安防等众多领域拥有广阔的应用前景。无线多媒体传感器网络与传统无线传感器网络一样受到节点资源限制，通信链路容易受到外界的干扰，且以多跳通信方式传输数据；另外还有其自身的特点，数据量大、数据类型复杂等，使得数据传输时更容易发生拥塞，造成丢包率升高、延时增加、能耗更大，从而影响整个网络的工作效率。因此设计出满足多种QoS(服务质量)约束的路由协议成为无线多媒体传感器网络协议研究的重点之一。传统无线传感器网络路由协议的研究重点大多放在降低能耗上，而多媒体数据对QoS的要求更高；这也使得设计出满足多种QoS约束的路由协议存在许多挑战。针对上述的问题和挑战，本文通过对现存的路由协议进行详细的研究和分析，结合无线多媒体传感器网络的特点，提出了一种基于博弈论的改进型MMSPEED路由算法。考虑到多媒体传感器网络中存在多种类型的数据，且不同数据对QoS的需求不同，通过调整收益函数利用纳什均衡理论选出从源节点到汇聚节点的收益最优路径。仿真表明改进型的MMSPEED协议更能适应多种数据类型共存的无线多媒体传感器网络，在保证数据质量不降低的情况下均衡能耗，并在实时性、带宽利用率和延长网络寿命方面得到改善。关键词：无线多媒体传感器网络，QoS，博弈论，纳什均衡，路由协议，MMSPEED协议AbstractOvertheyears,inordertofulfillpeople’shigherrequirementstoenvironmentalmonitoringquality,weurgentlyneedtoputmoreinformativevideos,audiosandpictures,oWirelessSensorNetwork.Therefore,weaddmultimediasensornodewhichcanperceptmoreinformation,havestronghandlingabilityandmorememoryspacetotraditionalWSNtoconstituteWirelessMultimediaSensorNetwork(WMSN),whichmakestheenvironmentalmonitoringmorevisually,intuitivelyandcomprehensively.ThisalsoenableWMSNhavebroadapplicationprospectsinfieldsofmilitary,business,agricultureandsafety,etc.SameasthetraditionalWirelessSensorNetwork(WSN),WirelessMultimediaSensorNetwork(WMSN)isalsolimitedbynoderesources.Communicationslinkiseasilydisturbedbyoutsideenvironmentandusepatternofmultihoptotransferinformation.Besides,duetoitsspecialtiesoflargequalityofinformationandcomplexinformationtype,itiseasiertooccurcongests,risingofframelossrate,increasingofdelayandgreaterenergyconsumptionwhentransferringinformation,consequentlyinfluenceworkefficiencyofthewholenetwork.Therefore,todesignaroutingprotocolthatisabletocontentrestrictionsofvariousQoS(QualityofService)becomesoneofkeypointsofWirelessMultimediaSensorNetworkroutingprotocolresearch.ThefeatureoftraditionalWirelessSensorNetwork(WSN)ismostlypayattentiontoenergyconsumption;whilemultimediainformationhashigh