基于數(shù)據(jù)壓縮與擁塞控制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)研究.pdf

1、在當(dāng)今的數(shù)字化社會中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛用于各行各業(yè)以及生活中，而對網(wǎng)絡(luò)中龐大而復(fù)雜信息的管理以及如何可靠準(zhǔn)確的傳輸一直是此領(lǐng)域中的研究重點。本文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)特征，結(jié)合移動通信網(wǎng)絡(luò)以及TCP/IP協(xié)議，依照OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的思想，對網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點在數(shù)據(jù)壓縮和無線鏈路的擁塞控制方面進行了深入、層次化分析研究，以解決無線傳輸過程中數(shù)據(jù)量龐大、傳輸性能優(yōu)化等關(guān)鍵問題。
　　為實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)處理及傳

2、輸優(yōu)化等功能，本文在硬件方面設(shè)計了一種集合ZigBee模塊、GPRS模塊和Wi-Fi模塊三種無線通信方式的網(wǎng)關(guān)。其中ZigBee模塊用來與傳感器群進行局域網(wǎng)通信;GPRS模塊與Wi-Fi模塊使網(wǎng)關(guān)可以通過Internet與遠端的監(jiān)控中心通信。處理器選用當(dāng)今流行的ARM7處理器，并配有電源模塊以保證網(wǎng)關(guān)各器件的穩(wěn)定工作
　　為解決嵌入式監(jiān)測中心存儲空間小、傳輸能力有限與數(shù)據(jù)量大之間的矛盾，本文設(shè)計了一種基于差量變長編碼的數(shù)據(jù)壓縮電路

3、。通過對數(shù)據(jù)源的分析統(tǒng)計得出差量變長編碼在實時性、復(fù)雜度、算法效率和適用場合方面都有不錯的表現(xiàn)，所以用來作為電路的算法模型。該電路可對實時數(shù)據(jù)進行有效無損壓縮，從而達到減小數(shù)據(jù)量的目的，緩解處理器對數(shù)據(jù)處理的壓力，降低鏈路擁塞的可能性。
　　為解決經(jīng)典TCP/IP協(xié)議模型在無線鏈路中傳輸性能的劣勢和缺陷，本文設(shè)計了基于丟包類型綜合評判的擁塞控制算法。該算法利用熵權(quán)的思想，綜合了單向傳輸延遲、鏈路可用帶寬和無限誤碼率三種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)

4、，對丟包原因進行綜合評判，并使用合適的策略來控制擁塞。此算法一定程度上解決了傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)議將無線誤碼丟包全部當(dāng)作鏈路擁塞丟包處理而引起的低吞吐量的缺點。
　　在本文的最后，利用QUARTUSⅡ和NS2仿真工具分別對數(shù)據(jù)壓縮電路和擁塞控制算法進行了仿真。仿真結(jié)果表明，基于變長編碼的數(shù)據(jù)壓縮電路可準(zhǔn)確的對源數(shù)據(jù)進行無損壓縮。然后利用ARM處理器搭建實驗平臺，進一步的驗證了該電路的實用性和可靠性。實驗證明，該電路平均壓縮率為53.