基于无线传感网的音频点播系统

摘要

基于无线传感器网络的音频方面的应用在最近几年很引人关注,但是相关领域的研究成果却相对较少,主要原因在于音频的高采样频率带来的大量数据的传输与无线传感网链路的有限带宽之间的矛盾。论文基于无线传感网点播的概念提出了一种新的音频信息获取模式,并且提出在基于地震救援的应用场景下,建立一个基于无线传感网的音频点播系统。无线传感网的应用中通常需要一些基础设施例如基站节点来管理节点的全局信息,然而此类基础设施在地震发生时有可能被损坏而影响整个系统的运行,因此论文提出的音频点播系统是在不需要基础设施支持的前提下搭建的。
　　在无线传感网内进行音频点播时需要在网内查询音频数据所在的位置。如何在传感网内无基础设施支持的情况下保证高的音频数据查询成功率,同时尽可能少地消耗系统的能量,是论文需要解决的关键问题。为了解决这个问题,论文基于无线传感网提出了概率穷尽搜索定理和传输开销最小化原则,并给出系统模型。该模型在同时保证高概率的数据查询成功率的基础上,也能使得传感网的通信能量消耗达到最低。根据这个系统模型,论文详细设计了适用于无线传感网的副本复制策略和与之匹配的数据查询处理机制。为了在无线传感网内进一步降低副本复制策略带来的通信开销,论文利用布隆滤波来为每个传感器节点上的音频数据的元数据进行压缩。
　　论文中使用30个搭载有TinyOS操作系统的IRIS传感器节点,由这些节点组成无线传感网并搭建了SAoD原型系统,然后提出针对点播质量的性能指标。实验结果表明,SAoD系统可以提供令人满意的点播质量,点播过程中只有很短的点播延迟和播放抖动。此外,论文还进行了大规模的模拟测试。测试结果表明,SAoD系统在保证了98％的数据查找成功率的同时,相对于现有的机制在数据查询的能量消耗上降低了一个数量级,并且在查准率以及可扩展性这些方面的性能也都有显著提升。

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1. 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3课题的研究内容

1.4论文的组织结构

2. SAoD系统的总体设计

2.1 SAoD系统的工作原理及流程

2.2 SAoD系统的功能模块

2.3概率穷尽搜索定理

2.4传输开销最小化原则

2.5本章小结

3. SAoD系统的关键技术

3.1协同录音策略

3.2元数据压缩机制

3.3网络大小的估算方法

3.4概率穷尽复制策略和查询处理机制

3.5本章小结

4. SAoD系统实验与性能评估

4.1原型系统和性能评估

4.2大规模模拟测试

4.3本章小结

5. 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间发表的论文