面向突发事件流的传感网实时传输协议的研究

摘要

无线传感器网络的迅速发展使得它在环境监测、民用、军事等领域都有广泛的应用，在这些应用场景中，部署在目标区域内的传感器节点周期性地将周围环境状态传送给汇聚节点，当目标区域内发生异常事件或应用程序感兴趣的特定事件时，网络应将这些事件包在较短的时间内可靠地传输到管理中心。为了满足突发事件流的低时延、高带宽需求，本文从路由协议和拥塞控制两方面综合设计适合于突发事件流的传感器网络实时传输协议。论文的主要工作体现在以下几个方面：
　　 ·针对突发事件流和常规数据流共存的情形，提出了一种具有区分性的流量感知路由协议，为了将突发事件流实时地传输到汇聚节点，路由协议根据跳数和流量强度综合评价节点的优先级，网内节点根据邻居节点的优先级为常规数据流和突发事件流采取区分性的转发算法：为重要的突发事件包选择较优的路径，而为普通的常规数据包则选择相对较次的路径；
　　 ·为了保证突发事件流即使在网络拥塞的情况下仍能获得较好的实时性能，提出一种逐跳的针对常规数据流和突发事件流速率调节的拥塞控制方案，拥塞控制方案中同时采用基于动态优先级的队列调度机制进行突发事件流和常规数据流之间的带宽分配，从而使得突发事件流能够获得充足的带宽以满足应用程序预先规定的要求；
　　 ·在无线传感器网络仿真框架MannaSim中实现了周期性报道流量和事件驱动的突发流量这两种流量模式，对提出的路由协议以及拥塞控制方案进行了仿真实验和必要的性能分析，实验表明上述协议的实施有效提高了突发事件流的传输性能，如时延、可达性等指标。另外，在实际的传感器节点上实现了提出的具有区分性的路由协议、拥塞控制方案以及图形化的WSN监控平台，为本文提出的实时传输协议在实际网络中的部署及运行提供一定的原型参考。