论文摘要
随着网络多媒体技术的发展,Internet已成为数据、语音、图像等多媒体信息的综合传输网,它对于网络中带宽、时延、和分组丢失率等传输质量参数提出了不同的要求。Internet需要提供出相应的机制来满足这些应用对服务质量(QoS,quality of service)的要求。无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Networks)由大量低成本的微型节点组成,其带宽、计算能力、存储空间等资源非常有限。合理地管理和使用这些资源,尽可能的延长网络寿命,以获取更长时间跨度内的有效数据,是WSN面临的主要任务。目前低功耗作为WSN研究的核心,不仅在操作系统中被强调,还逐渐扩展到MAC协议、路由协议和传输协议。有时候无限传感器网络环境条件苛刻,这时降低系统功耗,尽量延长网络的生命周期成了关键问题。然而并非在所有环境下,功耗问题都是WSN研究的首要优化目标。当网络节点接近电源系统时,或节点可充电的情况下,对于低功耗的要求便没有那么强烈。拓扑控制等用于减小系统功耗的方案并非最重要的,但是从理论研究的角度出发,考虑最极端的条件,研究确立最理想的方案是最终目的。无线传感器网络中无线链路的带宽相对较低,移动节点的内存、能源等资源相对受限,单个节点能量过度消耗会导致网络拓扑结构的变化,而每个节点都趋向于支付最低的费用而获得整个网络的最大效益,这就存在基于路由问题的博弈。本文首先介绍了国内外对于无线传感器网络QOS的研究,以及无线传感器网络的概念、特点及其应用。然后结合无线传感器网络路由协议的特性,与传统网络路由协议相比较,阐述路由算法的度量标准、基于QOS的路由优化原则以及博弈路由策略。引入路由博弈算法,通过对边的模糊综合评判,进行博弈分析,最终确定网络提供商和用户在边上的效用是否能达到Nash均衡;并通过路由树建立算法,达到在建立的路由树上不仅满足了用户的QOS要求,而且网络提供商效用和用户效用达到或着接近Nash均衡下的Pareto最优。最后运用NS2仿真工具,模拟传感器节点以及设定相关参数进行仿真实验,通过理论与实验结果证明在网络状态难以准确描述的情况下,使用找到的路由树满足用户QOS要求,实现单节点能耗和网络整体效益最优,并从路由角度支持网络提供商和用户效用达到双赢。仿真结果表明,该机制是有效的。