面向分級(jí)服務(wù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議研究.pdf

1、普適計(jì)算思想的提出開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)在人類經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用的新時(shí)代。作為一種無處不在的計(jì)算技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是微電機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)高度融合的產(chǎn)物。它可以被部署在任何區(qū)域，協(xié)作的感知、監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的特定對(duì)象，并將采集到的物理數(shù)據(jù)信息通過多跳傳輸送到匯聚節(jié)點(diǎn)做融合后推送給終端用戶。作為一種新的傳感技術(shù)，它極大地?cái)U(kuò)展了人類認(rèn)識(shí)世界的能力。
　　 面向應(yīng)用、以數(shù)據(jù)為中心是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)。能夠迅速、及時(shí)準(zhǔn)確的把監(jiān)測(cè)

2、區(qū)域的突發(fā)事件以及用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)以一定的逼真度呈現(xiàn)給用戶是傳感器網(wǎng)絡(luò)的首要任務(wù)。這要求傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別和支持帶優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包并提供區(qū)別的服務(wù)質(zhì)量。由于通信方式及硬件設(shè)計(jì)等客觀因素限制，為傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不能移植到傳感器網(wǎng)絡(luò)中直接應(yīng)用。本文基于WSN網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的目標(biāo)和設(shè)計(jì)原則，在現(xiàn)有傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了一種基于數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)提供區(qū)別服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議——級(jí)別優(yōu)先分層匯聚傳輸協(xié)議（PFHCTP）。整個(gè)協(xié)議劃分為鏈路質(zhì)量估算、

3、路由管理和數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度三個(gè)功能模塊，同時(shí)在三個(gè)模塊之間通過信息共享使得協(xié)議能夠根據(jù)各個(gè)模塊的信息及時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)變化做出自適應(yīng)調(diào)整。鏈路質(zhì)量估算模塊通過信標(biāo)統(tǒng)計(jì)信息和本地緩存占用率來對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)間的單跳鏈路質(zhì)量做出估算；路由管理模塊根據(jù)鄰接點(diǎn)的路由信息在本地路由池內(nèi)維護(hù)多條到匯聚節(jié)點(diǎn)的有效路由；數(shù)據(jù)傳輸調(diào)度模塊根據(jù)節(jié)點(diǎn)緩存占用率和信道繁忙程度檢測(cè)擁塞并根據(jù)節(jié)點(diǎn)的擁塞程度調(diào)低下游節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率或通知下游節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分流，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)根據(jù)優(yōu)先級(jí)

4、確定數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)順序以確保高（實(shí)時(shí)）優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)可靠地到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)。
　　 本文的工作可以概括如下：
　　 ①以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)和方法為基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的原理進(jìn)行深入研究并分析它們各自的利弊；
　　 ②針對(duì)現(xiàn)有WSN傳輸協(xié)議的不足，在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的基礎(chǔ)上，使用跨層設(shè)計(jì)的思想設(shè)計(jì)PFHCTP；
　　 ③完成設(shè)計(jì)過程之后，在TinyOS平臺(tái)上使用nesC語言編碼實(shí)現(xiàn)