多跳无线传感器网络自适应链路层FEC/ARQ控制策略

提出一种用于多跳无线传感器网络数据传输的数据链路层自适应混合FEC/ARQ控制策略,以提高无线传感器网络通信的可靠性.该策略基于Kalman滤波器预测当前的网络状态,根据混合FEC/ARQ能耗规律和特点,自适应地调整FEC参数n.此外,发现ARQ能耗与重传策略无关,而与网络状态有关.数学分析和仿真验证均表明,该策略能有效降低多跳无线传感器网络的能量消耗,显著地提高数据传输的可靠性.     

基于跳数的WSN自适应链路层差错控制策略

本文提出一种用于无线传感器网络数据传输的数据链路层自适应差错控制策略,以提高无线传感器网络通信可靠性。在无线传感器网络中,主要分析传感器节点发送的数据帧,以及各种信道可靠性。由于链路层数据帧所经历的跳数不同,它们的重要性有所不同,因此我们提出一种基于链路层数据帧所经历跳数自适应差错控制策略(AECM),该策略建立了跳数与差错控制方案之间的相互对应关系。数学分析表明,该策略在提高无线传感器网络数据通信整体效率的同时保持高能效。     

基于Kalman滤波的无线流媒体自适应混合FEC/ ARQ控制策略

提出了一种用于无线实时流媒体传输的数据链路层自适应混合FEC/ARQ控制策略,以显著提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,基于Kalman滤波器预测当前的网络状态,自适应地调整FEC参数N和ARQ参数Nmax;另一方面,在应用层采用自适应FEC策略,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。数学分析和仿真验证均表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效地提高了流媒体传输的可靠性和实时性。     

Kalman滤波的自适应链路层FEC控制策略

无线网络动态的信道特性、高误码率和带宽有限等特点,使得在无线环境下为实时流媒体传输提供QoS保证面临更大的挑战。提出一种用于无线实时流媒体传输的自适应链路层FEC控制策略,以显著提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,基于Kalman滤波器预测当前的网络状态,考虑物理带宽限制和GOP可解码帧数的特性自适应地调整FEC参数N;另一方面,在应用层采用自适应FEC策略,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。数学分析和仿真验证均表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效地提高了流媒体传输的可靠性和实时性。     

煤矿物联网中自适应FEC的丢包恢复研究

煤矿井下巷道由于长距离多跳、环境影响等因素造成了井下无线传感器网络数据传输可靠性较差。提出自适应FEC的丢包恢复策略,该策略基于指数加权移动平均法估计信道的丢包率自适应地调整冗余,以簇为单位进行编译码转发,与其他自适应FEC算法相比,该策略计算过程简单,自适应精度较高。理论分析和仿真实验表明,该策略在长距离多跳网络中能以较少的冗余数据最大限度的恢复丢包,从而减少节点重传次数,提高了煤矿物联网的可靠性和实时性。     

基于GM(1,1)模型的自适应链路层ARQ控制策略

提出了一种用于无线实时流媒体传输的自适应链路层ARQ控制策略,用以提高接收方的播放质量。该策略采用跨层设计的方法,基于GM（1,1）模型预测当前的网络状态,考虑GOP可解码帧数的特性,自适应地调整ARQ参数Nmax;另一方面,在应用层采用自适应FEC策略,在视频源数据和冗余数据之间动态分配网络带宽。数学分析和仿真验证均表明,该策略能使接收方获得最大的可播放帧率,有效地提高了流媒体传输的可靠性和实时性。     

基于RSSI的WSN吞吐量自适应优化策略

基于MicaZ型节点参数分别建立了ARQ技术和FEC技术的吞吐量模型,分析并仿真了各参数对吞吐量的影响,得出ARQ技术的最优数据帧长和FEC技术的最优BCH码,进而提出了一种基于RSSI测距技术的吞吐量自适应优化策略,以适应无线传感器网络(WSN)中动态变化的网络拓扑。该策略依据RSSI测距技术测量节点间的通信距离,自适应地为数据包选择最优的差错控制策略来提高WSN的吞吐量。仿真结果表明,在吞吐量和动态范围方面,该策略整体上优于单纯的ARQ或者FEC方案。     

无线网络的差错控制策略及其性能分析

研究网络数据优化传输性能,针对无线传感器网络动态的信道特性、拓扑和带宽有限等特点,要保证输出性能和效率,对网络差错应选择严格控制策略.为了提高无线传感器网络通信的可靠性,提出一种适用于无线传感器网络多媒体数据传输的自适应差错控制策略.策略采用跨层设计的方法,根据链路层数据帧所属应用层视频帧的类型及其发送节点和下一跳接收节点之间的通信距离特性,自适应地选择当前最优的差错控制技术.数学分析表明,策略充分利用无线传感器网络的能量和带宽资源,有效地提高了数据通信的传输效率和可靠性.     

业务驱动的无线多媒体传感器网络跨层优化

由于无线多媒体传感器网络链路动态变化、节点移动、带宽和能量受限等特点,传统的分层协议及其局部优化很难保证整个网络性能最优。为实现无线传感器网络中多媒体业务保障服务质量(QoS),提出一种基于业务驱动和自反馈机制的无线多媒体传感器网络跨层优化策略。该策略按照保证QoS等级最高业务服务质量原则,自适应优化网络协议栈各层参数,并将优化后参数反馈给相应网络协议层,实现保证QoS的网络资源优化,仿真结果表明,该方法在综合物理层误码率和链路层数据帧丢失率的情况下,与传统网络分层协义相比,提高多媒体信息传输质量方面有一定优越性。     

基于Ptolemy Ⅱ的无线传感器网络自适应通信体系结构

针对现有的异构无线传感器网络(WSN)体系结构中,不同的数据链路层缺乏通用架构的问题,提出在网络体系中增加“属性装配层”的概念。采用Ptolemy Ⅱ建模仿真平台,将属性装备层与数据链路层分别建模,首先采用属性装备层中的属性工厂模块分类各种通信协议原型,封装上层应用程序;然后采用装配工厂模块生产数据包头,分发于不同的网络;最后形成自适应的无线传感器网络体系。该体系融合了异构网络数据链路层,兼容了现有的平台、通信协议和网络机制,适用于未来的通信协议和机制。实验结果证明,基于该体系的通信系统内存占用和时间开销相对较小,具有自适应能力。     

无线传感器网络跳数和通信距离自适应差错控制策略

无线传感器网络(WSNS)的动态信道特性、网络带宽和节点能量受限等特点,使得在无线环境下为数据传输提供可靠性保证面临更大的挑战.本文提出一种适用于WSNS的自适应链路层差错控制策略(AEC-Hops/RSSI),以便改善WSNS的通信性能.首先建立数学模型,分析数据帧被转发所经历的跳数与能效的变化规律,然后分析前向纠错...     

Packet loss resilience using unequal forward error correction assignment for video transmission over communication networks

Forward error correction (FEC) methods have been developed for packet loss resilience in application layer for real-time video transmission over communication networks. In this paper, an efficient packet loss resilience method is proposed using closed form solution for unequal FEC assignment based on a new packet distortion model. We first derive the packet distortion model by investigating the error concealment property and error propagation effect in H.264. To select the source and channel rate minimizing the overall distortion, we present a model-based rate allocation algorithm using the packet distortion model and rate-distortion function. Then we propose the closed form solution for unequal FEC assignment, which uses the packet distortion model and considers channel status information. Simulation results show that the proposed method gives substantial improvement for the received video quality in packet-lossy Internet and wireless network environments, while it requires much less computational complexity compared to the previous scheme.     

Object extraction scheme and protocol for energy efficient image communication over wireless sensor networks

To date, wireless sensor networks lack the most powerful human sense – vision. This is largely due to two main problems: (1) available wireless sensor nodes lack the processing capability and energy resource required to efficiently process and communicate large volume of image data and (2) the available protocols do not provide the queue control and error detection capabilities required to reduce packet error rate and retransmissions to a level suitable for wireless sensor networks. This paper presents an innovative architecture for object extraction and a robust application-layer protocol for energy efficient image communication over wireless sensor networks. The protocol incorporates packet queue control mechanism with built-in CRC to reduce packet error rate and thereby increase data throughput. Unlike other image transmission protocols, the proposed protocol offers flexibility to adjust the image packet size based on link conditions. The proposed processing architecture achieves high speed object extraction with minimum hardware requirement and low power consumption. The system was successfully designed and implemented on FPGA. Experimental results obtained from a network of sensor nodes utilizing the proposed architecture and the application-layer protocol reveal that this novel approach is suitable for effectively communicating multimedia data over wireless sensor networks.     

无线传感器网络中协作误差传播感知的机会可靠传输机制

针对无线传感器网络协作通信过程中误差传播对系统性能的影响,提出了一种基于机会式误差修正的可靠传输机制。首先,在多节点协作无线传感器网络中建立三种协作传输方案,基于信道质量和误符号率建立协作误差传播模型。接着,针对协作误差中的合并、调度和干扰等类型,通过在信道、信源和协作网络物理层提出机会式误差修正算法。最后,在上述结论基础上,综合感知用户的性能要求、调度复杂度和协作传播模型,提出了机会式可靠传输机制。数学分析结果不仅验证了机会式传输机制比静态机制具有高可靠性,而且证明了所提机制在端到端通信的实时性、可靠性、吞吐率和能效等方面有优越性。     

基于簇的能量均衡无线传感器网络时间同步算法

针对现有时间同步算法应用于多跳无线传感器网络时存在的误差累计和能耗不均衡问题,提出一种基于簇的能量均衡时间同步算法。该算法基于簇状分层的网络拓扑,簇首之间采用双向监听机制代替双向交换机制,以减小通信开销和发送时延带来的同步误差;簇成员节点利用双向交换和单向广播相结合的机制与簇首同步,并通过最优剩余能量选取回应节点,均衡簇内节点能耗。对提出的新方法和传统的同步算法在精度和能耗方面进行理论分析和仿真验证,结果表明,该算法在保证较高同步精度的前提下可以减小通信开销,均衡网内节点能量消耗,延长网络生命周期。     

Cross-Layer Error Control for Multimedia Streaming in Wireless/Wireline Packet Networks

In this paper, we propose a cross-layer error control framework for robust and low delay multimedia streaming in tandem-connected IEEE 802.11 wireless LANs and the Internet. For this network configuration, we model the end-to-end delay and packet loss rate as a function of the automatic repeat request (ARQ) and forward error correction (FEC) error control mechanisms that are employed at the application and wireless link layers. The analytical model is used as the basis of a delay-constrained error control algorithm that adapts the protection level at the application and link layers so that the end-to-end packet loss rate is minimized. With extensive simulations, we validate the efficiency of the proposed cross-layer error control methodology for delay-sensitive pre-compressed video streaming.      

WSN中兼顾安全和剩余能量的簇头选择算法

通过对无线传感器网络的信任模型和节点的能量消耗的研究,针对能量受限的无线传感器网络容易受到攻击的问题,提出了一种基于信任机制的分布式簇头选举优化算法。簇头的选举综合考虑了节点的信任度和节点的剩余能量两种因素。实验证明,该算法提高了网络安全性,延长了网络生存周期。并且信任模型中的校正机制体现了模型的健壮性。     

基于IP无线网络FGS视频传输的多乘积码方案

研究基于IP无线网络中精细粒度可伸缩性(FGS)视频的传输。基于包交换的IP无线网络通常由两段链路组成:有线链路和无线链路。为了处理这种混合网络中不同类型数据包的丢失情况,对FGS视频增强层数据运用了一个具有比特平面间不平等差错保护(BPUEP)的多乘积码前向纠错(MPFEC)方案进行信道编码。对FGS增强层每一个比特平面(BP),在传输层,采用里德—索罗蒙码(RS)提供比特平面间的保护;而在链路层,则运用循环冗余校验码(CRC)串联率兼容穿孔卷积码(RCPC)提供数据包内保护。还提出了一个率失真优化的信源—信道联合编码的码率配置方案,仿真结果显示出该方案在提高接收端视频质量方面的优势。