文档介绍：无线多媒体传感器网络QoS 路由协议的研究
文/李玲香
针对无线多媒体传感X络的QoS 要求,本文引入了定向扩散协的思想,在DD 基础上进行了改进和扩展,提出了一种适合多媒体传感器X络的QoS 路由协议,该协议的基本思想是在扩展原DD 协议兴趣包格式的基础上建立梯度,在数据传输阶段,转发节点的确定是基于跳数、负载、能量三维QoS 参数不同优先级排序来构建决策概率进行选择。仿真实验结果表明:该路由算法能够提供不同业务的QoS 保障,能很好地均衡X络负载和优化X络能量消耗。
摘要
一种按需路由协议,它不用周期的维护路由表,只需在需要的时候才进行路由的建立,从而大幅的减少控制流量开销,协议简单,可以自动趋向于最短路径和最小时延等优点,倍受研究者关注,并做了相关的研究。定向扩散路由机制分为兴趣扩散、梯度建立和路径加强3个阶段,首先,汇聚节点(sink) 根据不同应用需求定义不同的“兴趣”消息,采用洪泛的方式将兴趣注入X络。同时,完成从数据源节点(source) 到汇聚节点的梯度建立。数据源节点最初沿梯度方向发送低速率的探测数据。当汇聚节点收到来自于不同路径的探测数据时,算法按一定的标准从若干返回路劲,选出一条它认为“高效”的路径加强( 高效的标准由汇聚节点决定,例如基于时间上的考虑,选择收到数据包较快的路径作为传输的路径。然后,数据将以高速率沿着加强路径传输到汇聚节点。
3 基于DD无线多媒体传感器X络QoS路由协议的实现
路由协议原理
多媒体业务对时延和时延抖动非常敏感,虽然DD 算法自动趋向于最短路径和最小时延等优点,然而DD 协议需要数据开始传输后逐渐增强出一条最短路径,易耗尽节点能量,形成X络孤岛,而且路径可能频繁改变,导致时延抖动,因而不适用多媒体业务。本文引用DD协议中“梯度”的思想,并对其进行了扩展,提出了一种适用于多媒体业务传输的无线传感X络QoS 路由协议。协议扩展体现在三个方面:一是基于能量瓶颈(Max Min Path Node-Energy ,MaxMPE),数据链路瓶颈(Total DataLoad,TDL) 和到观测节点的最小跳数(MinHop Count,MHC) 扩展了泛洪阶段的兴趣包字段。二是在数据传输阶段根据业务更新标识对QoS 度量参数进行优先级排序来构建决策概率确定转发节点。三是根据DD 算法梯度建立形成梯度场强的特点,在路由维护阶段,为了应对节点失效等拓扑变化,在不增加节点信息和路径长度的情况下,本算法引入后备路由策略,建立主路径和后备路劲,解决X络的可靠性问题,如图1 所示。
路由算法描述
由于M/M/1 排队模型可以很好解决的不同业务进行数据分发调度策略,排队模型根据不同等级业务分配不同的数据传输路径,使得无线传感器X络能够提供多种业务的区分服务。
在梯度建立的兴趣数据分组洪泛过程中,兴趣分组增加如下字段:节点负载(HL)是否实时业务RT,业务优先级(BP)。在梯度建立阶段: 算法首先按改进的兴趣分组以经典的泛洪方式向邻居节点广播兴趣消息, 传感节点保存邻居节点列表NeighborList, 并记录邻居节点的最小跳数MHC(Minimum Hop CountMHC)、最小负载MHL (Minimum Hop Load)和最大剩余能量MaxMPE (Maximum Hop Ene