基于区分服务的无线多媒体传感器网络QoS路由协议

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基于多条件约束的无线传感器网络QoS路径选择算法

定义：用图Ｇ＝ｖ，）ｆｒ来表示一个ＷＭＳ其中ｖ为结点集合，Ｎ，
ｒ链路集合。在Ｑｏ路径选择中，每条链路（，）都与１为Ｓｉ ∈Ｆ个ｍ维的Ｑｏ参数向量ｗ（Ｓｉｊ）＝（１ｊ，ｗ２ｊ， … ，ｗ（ｉ）（）ｉｗ（ｊ， … ，ｗ（））应。这里所有的参数均为非负。给ｌ’ ｉ）ｉ对Ｊ定１ｍ维约束向量ｃｃ，２．ｃ．ｃｏ多约束Ｑｏ个＝（１ｃ … ，ｌ，ｍ … Ｓ路径选择的目的即为找到从源ｓ目的ｄ的１路由ｐ使得到条，
（）ｄ∑ ｐｄ
：
算法，在多项式时间内求解。当采用Ｄｉｓａ算法时，ｊｔｋｒ算法的
计算复杂度ＹＯ（；当采用Ｂｌｍａ．ｏｄ法时，复杂度￣ｘｎ）ｅｎＦｒ算ｌ为Ｏ（ｍ，这里ｍ，分别为边和结点的数目。为了提高寻ｘｎ）ｎ找可行路由的概率，应该为ｌｎ的数量级，此时的复杂度ｘＯ为０（。算法的性能与Ｘ密切相关：随着ｘ的增大，找到可ｎ）
在慢慢冷却的过程中，晶体内部的分子以不同的概率处Ｊ不同的状态下，有两个条件必须满足：３１初始温度要足够高以使得分子处于任意状态的概．率都相同，也即晶体将处于准平衡状态下，有：
了基ｊ模拟退火的ＳＡ来解决处于组合稳定状态的ＡＲ

无线传感器网络典型路由协议分类比较

无线传感器网络典型路由协议摘要：本文主要以节点的传播方式为出发点，分析集中典型的路由协议。

关键字：无线网络路由协议性能1. 引言随着微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步，多功能传感器快速发展，进而使无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）成为目前研究热点。

WSN 是由部署在检测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，形成一个多跳的自组织网络系统，使其在小体积内集成信息采集、数据处理和无线通信等功能，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并提供给终端用户。

本文首先简要说明衡量路由协议的四个标准，然后就WSN 中路由协议的几种路由协议提出新的分类方法。

2. 路由协议的衡量标准无线传感器网络的路由协议不同于传统网络的协议，它具有能量优先、基于局部的拓扑信息、以数据为中心和应用相关四个特点，因而，根据具体的应用设计路由机制时，从四个方面衡量路由协议的优劣：（1）能量高效（2）可扩展性（3）健壮性（4）快速收敛性3. 路由协议的分类针对不同传感器网络的应用，研究人员提出了不同的路由协议，目前已有的分类方式主要有两种：按网络结构可以分为平面路由协议、分级网络路由协议和基于位置路由协议；按协议的应用特征可以分为基于多径路由协议、基于可靠路由协议、基于协商路由协议、基于查询路由协议、基于位置路由协议和基于QoS 路由协议。

本文就各个协议的不同侧重点提出一种新的分类方法，把现有的代表性路由协议按节点的传播方式划分为广播式路由协议、坐标式路由协议和分簇式路由协议。

下面进行详细的介绍和分析。

4. 广播式路由协议4.1 扩散法（Flooding）扩散法是一种传统的网络通信路由协议。

它实现简单，不需要为保持网络拓扑信息和实现复杂的路由算法消耗计算资源，适用于健壮性要求高的场合。

但是，扩散发存在信息爆炸问题，即能出现一个节点可能得到数据多个副本的情况，而且也会出现部分重叠的现象。

无线传感器网络路由协议

无线传感器网络路由协议无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量低成本、低功耗的传感器节点组成的网络系统，用于感知和收集环境信息。

无线传感器网络的路由协议起着关键作用，它决定了数据在网络中的传输路径和方式，影响着整个网络的性能、能耗以及生存时间。

1. LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种经典的层次化路由协议。

它将网络中的节点划分为若干个簇（Cluster），每个簇有一个簇首节点（Cluster Head）。

簇首节点负责收集和聚合簇内节点的数据，并将聚合后的数据传输给基站节点，从而减少了网络中节点之间的通信量，节省了能耗。

2. AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）是一种平面路由协议，适用于无线传感器网络中节点数量较少且网络拓扑较稳定的情况。

AODV协议通过维护路由表来选择最短路径，当节点需要发送数据时，它会向周围节点发起路由请求，并根据收到的响应建立起路由路径。

3. GPSR（Greedy Perimeter Stateless Routing）是一种基于地理位置的路由协议。

它通过利用节点的地理位置信息来进行路由选择，具有低能耗和高效的特点。

GPSR协议将整个网络划分为若干个区域，每个节点知道自己的位置以及周围节点的位置，当需要发送数据时，节点会选择最近的邻居节点来进行转发，直到达到目的节点。

除了以上几种常见的路由协议，还有很多其他的无线传感器网络路由协议，如HEED（Hybrid Energy-Efficient Distributed clustering）、PEGASIS（Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems）等，它们各自具备不同的优势和适用场景。

总之，无线传感器网络的路由协议在保证数据传输可靠性和网络能耗方面起着重要的作用。

无线传感器网络路由协议分析

南京邮电大学硕士研究生学位论文术语表术语表Adaptive Threshold sensitive Energy APTEEN 自适应敏感阀值节能型传感网络协议CDMA码分多址Code Division Multiple AccessCSMA 载波侦听多路访问Carrier Sense Multiple AccessDD 定向扩散Directed DiffusionGEAR 地理和能量感知路由Geographic and Energy Routing LEACH 低功耗自适应分簇协议介质访问控制Media Access ControlMCU 微控制单元Micro-Controller UnitPEGASIS Po-Efficient Gathering in SensorInformation System服务质量Quality of Service信息协商传感协议Sensor Protocol for Information viaNegotiationTCP 传输控制协议Transfer Control ProtocolTDMA 时分多址Time Division Multiple AccessTEEN 敏感阀值节能型传感网络协议Threshold sensitive Energy Efficient sensorNetwork protocol用户数据包协议User Datagram ProtocolWSN 无线传感器网络Wireless Sensor Network南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

无线传感器网络的路由协议

无线传感器网络的路由协议
路由协议概述
无线传感器网络的路由协议主要任务是确保数据由源节点准确高效地传输到目的节点，即寻找数据的最优路径以及沿最优路径发送数据。
能耗：WSN中，路由协议的制定受能耗的限制。 ◆邻居发现过程：邻居节点间交换信息会消耗能量，交换数据越大，能耗越大。 ◆处理过程：数据传输过程的计算和通信会消耗能量，通信的能耗大于计算。
能量感知路由
能量多径路由
主要过程
路径建立建立从源节点到目的节点的多条路径计算出各条路径的选择概率
数据传输
对于接收到的每组数据，节点根据概率从所有下一跳节点中选择一个节点
路由维护
周期性从目的节点到源节点进行洪泛查询以维护路径的有效性和活跃性
能量感知路由
能量多径路由
路径建立具体过程
缺点
➢节点硬件需要支持射频功率自适应调整； ➢无法保证簇头节点能遍及整个网络； ➢分簇与簇头选举要公平
分层路由协议
PEGASIS协议
◆PEGASIS协议是对于LEACH的一种改进，节点间不再组成簇，而是组成链 ◆PEGASIS协议基本原理：
1.假定传感器节点是同构和相对静止的 2.节点通过发送能量递减的测试信号，确定相邻节点的位置 3.进而了解网络的全局信息 4.节点选择其最近的邻居作为链上的下一跳 5.节点只需维护自己上一跳和下一跳的邻居信息
分层路由协议
LEACH协议
网络按照周期工作，每个周期分为两个阶段：
◆簇头建立阶段：节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头（选簇）；簇头节点广播自己成为簇头的事实；其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该
簇头节点；簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时隙；

中高速传感器网络中基于服务区分的QoS路由算法研究

ｔｅＦｖｒｅｊｈｂｔｎｈｅｅｓｎｉｉ０．ｉ
Ｋｅｗｒｓｙｏｄ
ＭｄｕｎｉａｉｌｓｓｎｏｎｔｏｓＱＳＡｔｏｎｌｒｈＤｆｒｎｉｅｅｉｓｅｉａｄｈｈｒｔｗｒｅｓｅｓｒｅｒｏｎｌｙａｏｉｍｍｇｅｅｗｋｃｏｇｔｉｅｅｔｔｓｒｃａｄｖｅ
的设计目标如下：１（）保证多种服务获得可靠路由；２（）保证多种ＱＳ需求；３ｏ（）保证多服务优先级；４（）协议中不考虑跨层设计与数据融合机制；５（）保证传统路由协议对能量消耗的要求。本文拟解决在中高速传感器网络复杂的网络环境下，设计适应多种服务共存的路由算法，在保证能量消耗最低及各种限制条件的情况下，为每种服务找到一条最佳路径。同时保证多种服务对ＱＳ品质的不同要求，ｏ并对要求较高的服务提供更为可靠的服务。具体应用了蚁群优化算法。
的服务有不同的ＱＳ参数，ｏ通过设置反向抑制机制来保证不同服务的优先级别。仿真表明，基于蚁群算法与区分服务的路由协议更
适合中高速传感器网络对不同业务的ＱＳ需求，ｏ而反向抑制保证了高级别服务的优先级。
关键词
中高速传感器网络
ｔｅｐｏｉｆｉｅｅｔｓｒｉｅ．Ｓｍｕａｉｎｒｓｌｈｗｔａｈｏｔｇｐｏｏｏａｅｎａｔｃｌｎｌｏｔｍｎｉｅｅｔｔｄｓｒｉｅｓｈｒｒｔｏｆｒｎｅｃｓｉｌｔｅｕｔｓｏｈｔｔｅｒｕｉｒｔｃｌｂｓｄｏｎｏｏｙａｇｒｈａｄｄｆｒｎｉｅｅｃｓｉｉｙｄｆｖｏｓｎｉｆａｖ

毕业设计-基于opnet的无线传感器网络qos路由及流量建模研究与仿真[管理资料]

河海大学本科毕业设计（论文）任务书（理工科类）Ⅰ、毕业设计（论文）题目：基于OPNET的无线传感器网络QoS路由及流量建模研究与仿真Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从综合运用知识、研究方案的设计、研究方法和手段的运用、应用文献资料、数据分析处理、图纸质量、技术或观点创新等方面详细说明）：（1）搜集/阅读无线传感器网络、OPNET网络仿真等资料文献，熟悉无线传感器网络的基本理论问题，熟悉OPNET网络仿真这个仿真软件。

（2）对无线传感器网络的QoS路由进行了研究分析，定向扩散进行了扩展，利用一种新的QoS路由算法建立网络模型提高网络的生存期。

（3）对OPNET的流量建模机制进行研究分析，然后阐述一种建立无线传感器网络流量模型的方法。

（4）利用OPNET平台对仿真模型进行仿真实验，验证模型的有效性。

（5）总结与展望。

总结前面的工作，展望以后需要进一步展开的工作。

（6）整理论文，完成论文答辩。

Ⅲ、进度安排：～查阅无线传感器网络（WSN）、OPNET网络仿真及相关资料～熟悉OPNET仿真平台～研究分析无线传感器网络的QoS路由算法和OPNET的流量建模机制，提出一种建立无线传感器网络流量模型的方法～对所提模型进行OPNET仿真实验，验证其有效性～整理相关资料，撰写毕业设计论文，准备论文答辩Ⅳ、主要参考资料：【1】王文博，张金文. OPNET Modeler与网络仿真，人民邮电出版社，【2】孙屹，孟晨. OPNET通信仿真开发手册，国防工业出版社，【3】陈敏. OPNET网络仿真，清华大学出版社，【4】孙利民，李建中，陈渝，朱红松. 无线传感器网络，清华大学出版社，指导教师：， 2006 年 3 月 2 日学生姓名：，专业年级：2002级通信工程专业系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）：系负责人签字：，年月日摘要无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，是一种新型的、无基础设施的、自组织的无线网络。

WSN协议分类

WSN的路由协议分类2011年11月07日14:03 来源：本站整理作者：秩名我要评论(0) 目前国内外科研人员已设计了多种面向WSN的路由协议，将其分为四类：以数据为中心的、分层次的、基于位置的、基于数据流模型和服务质量（QoS）要求的。

（1）以数据为中心的路由协议此类路由协议是基于查询和目标数据命名之上的，通过数据融合减少冗余的数据传输。

①Flooding协议和Gossiping协议：这是两个最经典和简单的传统网络路由协议，在Flooding协议中，节点产生或收到数据后向所有邻节点广播，数据包直到过期或到达目的地才停止传播。

该协议具有严重缺陷：内爆（implosiON），节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据；交叠（overlap），节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据；资源利用盲目（resource blindness），节点不考虑自身资源限制，在任何情况下都转发数据。

Gossiping协议是对Flooding协议的改进，节点将产生或收到的数据随机转发，避免了内爆，但增加了时延。

这两个协议不需要维护路由信息，也不需要任何算法，简单但扩展性很差。

②SPIN协议：SPIN（sensor protocols for inf°rmatlon vla negotiation）协议节点利用三种消息进行通信：数据描述ADV、数据请求REQ和数据DATA。

该协议以抽象的元数据对数据进行命名，命名方式没有统一标准。

节点产生或收到数据后，用包含元数据的ADV 消息向邻节点通告，需要数据的邻节点用REQ消息提出请求，然后将DATA消息发送到请求节点。

该协议的优点是ADV消息减轻了内爆问题；通过数据命名解决了交叠问题；节点根据自身资源和应用信息决定是否进行ADV通告，避免了资源利用盲目问题；与Flooding 协议和Gossiping协议相比，有效地节约了能量。

其缺陷是：SPIN的广播机制不能保证数据的可靠传送，当产生或收到数据的节点的所有邻节点都不需要该数据时，将导致数据不能继续转发，以致较远节点无法得到数据；而当某sink点对任何数据都需要时，其周围节点的能量容易耗尽。

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衷柳生，程良伦
（东工业大学自动化学院，广州５００）广１０６
摘要：针对无线多媒体传感器网络数据量大且不同业务传输的ＱＳ约束不同的特点，出了一种数据融合的ｏ提
区分服务的ＱＳ由算法（ＦＤＱ）ｏ路Ｄ —ＳＲ。该算法在兴趣泛洪期间建立实时（Ｔ和尽力而为（Ｅ业务两类梯度，Ｒ）Ｂ）
ｉｅｓａｄＲＴｕｉｅｓＴｅＳｍｕａｉｎｒｓｌｓｓｏｔａｈｏｔｎｇｃｎｇａａｔｅｌｗａｅｃｅｕｒｍｅｔｆｒａ—ｉｕｉｎｓｎｂｓｎｓ．ｈｉｌｔｅｕｔｈｗｈｔｔｅｒｕｉａｕｒｎｅｏ１ｔｎｙｒｑｉｅｎｓｏｅｔｍｅｂｓ— ｏｌ
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ＺＨＯＮＧｉ —ｓｅｎＬｕｈｇ，ＣＨＥቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＧａｇｕＬｉｎ —ｌｎ
（ａｕｔｏｕｏｔｎｕｎｄｎｎｅｓｙｏｅｈｏｇ，Ｇａｇｈｕ５００，ＣｉａＦｃｌｙｆＡｔｉ，ＧａｇｏｇＵｉｒｔｍａｏｖｉｆＴｃｎｌｙｕｎｚｏ１０６ｈｎ）ｏＡｂｔａｔＡｍｉｇａａｇａａｔｎｍｉｓｎｖｌｍｅａｄｄｆｒｎｏｅｕｒｍｅｔｏａｏｓｔｆｃｔｎｍｉｓｎｌｖｌｉｓｒｃ：ｉｎｔｌｒｅｄｔｒｓｓｉｏｕｎｉｅｅｔ０Ｓｒｑｉｅｎｓｆｒｖｒｕｒｆｒｓｓｉｅｅｓｎａｏｆｉａｉａｏｗｉｌｓｕｉｄａｓｎｏｅｗｏｋ．ｉｔｄｃｄａｄｔｕｉｎｏｉｅｅｔｔｄｓｒｉｅＳｒｕｉｇａｇｒｈ（ＦＤＳｒｅｓｍｈｍｅｉｅｓｒｎｔｒｓｎｒｕｅａａｆｓｆｄｆｒｎｉｅｅｖｃｓＱｏｏｔｌｏｉｍＤ — ＱＲ）ｎｅｏｏｆａｎｔ．Ｉ
ｔｉｌｏｉｈｍ，ｅｔｂｉｈｅｗｏｇａｅｔｆｒｒａ —ｉｕｓｎｓｎｓ— ｆｏｔｂｓｎｓｕｎｈｎｅｅｔｆｏｄｎｈｓａｇｒｔｓａｌｓｄｔｒｄｉｎｏｅｌｔｍｅｂｉｅｓａｄｂｅｔｅｆｒｕｉｅｓｄｒｇｔｅｉｔｒｓｏｉｇ，ｕｅｈｉｉｌｓｄｔｅｐｒ—
环境的周期性监测中异常监测结果传输的可靠性要高；而对于
０引言
无线多媒体传感器网络（ＷＭＳｓ是无线传感器网络Ｎ）
（ｉｌｓｓｎｏｅｏｋ，Ｎ）ｗｒｅｓｅｓｒｔｒｓＷＳｓ的特殊形式，由一组具有计ｅｎｗ它
第２第１期７卷１
２１００年１１月
计算机应用研究
ＡｐｌａｉｎＲｅｅｒｈｏｏｕｅｓｐｉｔｓａｃｆＣｍｐｔｒｃｏ
Ｖｏ．７Ｎｏ１１２．１
ＮＯ．２１Ｖ００
基于区分服务的无线多媒体传感器网络ＱｏＳ路议术由协
ｏｉｕｕｄｌｈｎｔｎｍｉｄｔｅｔｏｂｓｎｓｅｎａａｆｓｎｆｒａｄｎｃａｉ．ｒｖｄｄｔｅＱｏａｈｆｒＥｂｓｒｙｑｅｅｍｏｅｅａｓｔｕｉｅｓｓａｄｄｔｉｗｒｉｇｍｅｈｎｓｔｗｒｅｈｗｕｏｏｍｓｐｏｉｅｈＳｐｔｕ．ｏＢ
采用优先级排队模型对两类业务的传输进行分级处理，并采用数据融合转发机制，Ｒ为Ｔ业务和ＢＥ业务提供了
保证ＱＳ的路由路径。仿真结果表明，算法既能保证实时业务低时延的要求，能保证尽力而为业务的ＱＳｏ该又ｏ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ — ６５２１．１０９ｏ：３６／．ｓ．０１３９．００１．５０ｓ
ＱＳｒｕｉｇｐｏｃｌｏｏｏｔｒｔｏｒＷＭＳｓｂｓｄｏｉｅｅｔｔｄｓｒｉｅｎｏｆＮａｅｎｄｆｒｎｉｅｅｖｃｓｆａ
要求，均衡了网络能耗，延长了网络生存期。关键词：无线多媒体传感器网络；由协议；区分服务；务质量；据融合路服数中图分类号：Ｔ３３０Ｐ９．４文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ６５２１）１４１ —４０１３９（００ｌ —２８０
工业进程控制，可靠性和实时性要求都比较高。区分服务是无线多媒体传感器网络的一个重要特征。在