无线传感器网络查询QoS机制研究

论文摘要

无线传感器网络应用中,QoS保证是一个关键问题。有效评估查询质量是查询优化的必要前提。大部分技术主要以能量有效性作为查询优化评价指标,导致用户的查询请求不能得到很好地满足。本文针对传感器网络查询QoS评价和查询结果返回过程中QoS保证问题进行了重点研究。本文首先提出一种查询QoS评价方法。在分析无线传感器网络中查询QOS需求的基础上,对主要的查询需求进行定量分析,建立QoS评价模型。该模型可以简单、有效的描述传感器网络中多种查询QoS需求。另外,基于传感器网络动态特性,提出一种评价指标权值动态调整技术,并给出基于QoS的查询优化例子,用来说明本文所建模型的实用性。为了保证查询结果传输过程中的QoS,本文提出一种支持QoS的能量有效数据转发机制——ERSPEED。ERSPEED主要提供两方面的概率QoS保障：实时性和可靠性。ERSPEED首先将数据分为紧急和非紧急两类,并对两类数据采用不同的处理策略,以便提供更好的服务区分。ERSPEED主旨在保证QoS的前提下提供更好的能量有效性。在实时性保证方面,ERSPEED利用本文提出的代价模型选择下一跳节点。该代价模型既考虑转发速率,又考虑转发过程中能量消耗,因此能够提供整个网络范围的能量有效性。在可靠性方面结合多路径转发和丢失重传机制,在满足数据包QoS需求的同时考虑能量有效性。ERSPEED提供的是一种基于本地信息的处理策略,这使得ERSPEED更能够适用于大规模、密集布置且动态变化的传感器网络环境。最后通过实验证明,本文提出的查询QoS评价方法能够很好的体现传感器网络特性,有效的评价传感器网络查询质量；ERSPEED协议能够提供概率QoS保证的同时,有效节省网络能量消耗。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络的基本特点
• 1.1.2 无线传感器网络的关键技术
• 1.1.3 无线传感网络性能评价
• 1.2 问题的提出
• 1.3 本文工作
• 1.4 组织结构
• 第2章 相关工作
• 2.1 无线传感器网络QoS机制分析
• 2.1.1 无线传感器网络QoS需求
• 2.1.2 与现有网络QoS的区别
• 2.1.3 无线传感器网络QoS研究面临的问题
• 2.2 查询QoS评价
• 2.3 QoS路由机制
• 2.3.1 SAR算法
• 2.3.2 EQR算法
• 2.3.3 SPEED和MMSPEED算法
• 2.4 其他QoS保证机制
• 2.5 本章小结
• 第3章 查询QoS评价方法
• 3.1 查询QoS评价指标
• 3.1.1 查询QoS需求分析
• 3.1.2 评价指标评估
• 3.2 QoS评价模型
• 3.3 动态调整技术
• 3.3.1 动态调整QoS权值向量w
• 3.3.2 上下限动态调整
• 3.4 基于QoS的查询优化问题
• 3.4.1 数学模型
• 3.4.2 优化举例
• 3.5 本章小结
• 第4章 支持QoS的能量有效数据转发机制
• 4.1 假设和框架
• 4.1.1 基本假设和定义
• 4.1.2 ERSPEED框架
• 4.2 ERSPEED工作原理
• 4.2.1 实时性保证
• 4.2.2 可靠性保证
• 4.2.3 减少和均衡能量消耗
• 4.2.4 综合考虑时效性、可靠性和能量有效性
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验与分析
• 5.1 查询QoS模型合理性验证
• 5.1.1 评价指标上下限约束对查询QoS的影响
• 5.1.2 评价指标权值对查询QoS的影响
• 5.1.3 QoS权值动态调整
• 5.1.4 评价指标上下限动态调整
• 5.2 ERSPEED有效性验证
• 5.2.1 实验参数估计方法和实验设置
• 5.2.2 不同截止期需求下的能量效率
• 5.2.3 不同可靠性需求下的能量效率
• 5.2.4 服务区分
• 5.2.5 可扩展性分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻硕期间参加的项目及发表的论文