改进的遗传算法无线视频传感器网络协作路由技术研究

提出了适用于无线视频传感器网络的基于能量感知的跨层交互多路径协作路由技术.该技术首先采用了基于视频传感器节点感知距离的遗传优化算法,预测传输视频数据的能耗和剩余能量,结合无线信道质量和视频编码算法建立一种跨层协同的工作体系,优化节点传输视频数据的能耗、时延和带宽等因素;然后建立应用层、网络层和物理层跨层协同工作体系.仿真实验和数学分析表明,该技术不仅能够较好地满足视频传感器网络应用业务的多样性QoS数据传输性能需求,而且可以充分利用视频传感器网络受限的计算、存储能力和能量等资源.     

无线传感器网络能量优化与建模技术综述

由于无线传感器网络的能量受限,如何优化网络能量消耗和评估网络生存周期是当前无线传感器网络研究的首要挑战。在分析无线传感器网络能量消耗特征的基础上,调研传感器网络节点和网络系统的能量优化策略;并针对能量优化存在的不足,分析近几年兴起的无线传感器网络能耗建模工作;从基于无线通信、状态转换、协议栈等方面归纳总结无线传感器网络能耗模型的建模方法;指出跨层能量优化以及软硬件综合的能耗建模技术是无线传感器网络能量研究的重点。     

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OPNET的无线传感器网络节点跨层设计

无线传感器网络是一类由大量位置相对固定的节点所组成的无线通信网络，其节点能量、计算和通信能力都非常有限，因此，传统网络的层次设计和网络协议都难以应用到无线传感器网络中。为解决这些问题，该文在传统网络层次设计思想的基础上，提出了适用于无线传感器网络节点的跨层网络模型，基于OPNET网络仿真工具实现了节点的跨层网络模型设计，在此基础上实现了无线传感器网络中路由选择和数据汇聚等典型应用的仿真。结果表明，新的跨层网络模型能够很好地描述节点各个层次的功能，便于网络协议的综合设计和集中优化。     

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.     

无线传感器网络跨层自适应周期分簇路由模型

分析了无线传感器网络传输信息位置相关性特点以及节点能耗模型,运用基于能量指标和距离指标的簇首选举方法,建立了一种基于节点剩余能量和传输距离的跨层自适应周期簇间路由性能模型。该模型均衡网络节点能耗和负载。簇间通信根据其下一跳簇节点的能量、能耗因子、RSSI以及能耗指数等进行选择。仿真结果表明,与已有的跨层设计和分簇协议相比,该模型有效地延长了网络寿命,提高了网络的吞吐量。该模型能效高,控制开销较低,能量负载均衡。     

无线传感器网络中跨层优化的分簇算法

针对无线传感器网络中节点能量受限问题,提出一种跨出优化的无线传感器网络分簇算法,根据跨层分析方法计算得到的簇数目,将网络区域划分为非均匀的虚拟单元格,采用能量有效策略组织成簇,均衡网络能量消耗.仿真实验证明,采用跨层的方法计算的簇数目可以有效降低节点的能量消耗、延长网络的生存周期.     

带无线能量补充设备的无线传感器网络基站部署策略

为延长无线传感器网络(WSN)生存周期,引入无线能量补充设备,设计一种WSN基站部署策略。通过聚类传感器节点并计算每个区域传感器节点的通信量确定基站位置坐标,构建以最大化能量补充设备驻站时间比为目标的跨层优化问题,并将其转化为具有等优性的线性规划问题,实现传感器节点和无线能量补充设备的最佳配置。仿真结果表明,与固定基站部署策略相比,该基站部署策略可使无线能量补充设备的驻站时间比提升约75%。     

无线传感器网络的通信能量有效性的研究

无线传感器节点通常依靠电池供能,为了满足无线传感器网络的往往长达数年的生命周期要求,应当努力提高其能量有效性,特别是消耗大部分能量的通信模块的能量有效性.首先系统讨论了无线传感器网络的通信的能量有效性的研究现状,然后基于传感器节点的通信模块的功耗特性,运用应用驱动和跨层优化的方法,设计了一种无线传感器网络通信架构--ADCOCA (Application-Driven and Cross-layer Optimized Communication Architecture).理论分析表明,ADCOCA改善了无线传感器网络通信的能量有效性,延长了网络的生命周期,推动了无线传感器网络应用的普及.     

多媒体传感器网络中基于两跳簇结构的图像传输方案

与传统无线传感器网络节点能量绝大部分消耗在无线收发上不同,无线多媒体传感器网络中数据处理与传输能耗具有“均匀“分布的特点.通过分析表明,传统无线传感器网络簇结构下的数据传输策略并不适合于无线多媒体传感器网络.因此提出了一种基于两跳簇结构的图像传输方案,通过增加中继节点负责图像的压缩编码和转发,在减小相机节点图像传输能耗的同时,大大缓解了相机节点和簇头的图像处理能耗压力.仿真结果表明,该图像传输方案极大的延长了网络的生命周期,非常适合于能量有限的无线多媒体传感器网络.     

DSMAC:一种适于无线多媒体传感器网络的信道接入协议

多媒体传感器网络作为一种多媒体信息获取和处理方式,已在军事、民用及商业领域中显示出广阔的应用前景.信道接入协议能否高效地使用无线信道是保证无线多媒体传感器网络通信的最关键的因素之一.分析支持多媒体业务传输的无线传感器网络信道接入协议的要求,提出适于多媒体传感器网络提供区分服务的信道接入协议--DSMAC(different service medium access control),对实时业务与非实时业务实现了区分服务,在信道接入帧内的随机竞争期实现突发业务及时接入,支持突发多媒体业务实时传输,并提出了多信道簇间传输方式,避免了隐终端冲突.最后,对协议的服务区分、实时性、吞吐量以及能量有效性等性能进行了仿真实验,验证了其优良性能.     

Wireless MediaNets: application-driven next-generation wireless IP networks

Thanks to the explosive creation of multimedia contents, the pervasive adoption of multimedia coding standards and the ubiquitous access of multimedia services, multimedia networking is everywhere in our daily lives. Unfortunately, the existing best effort IP network infrastructure, originally designed with little real-time QoS requirement, has started to suffer from performance degradation on emerging multimedia networking applications. This inadequacy problem is further deepened by the prevalence of last/first-mile wireless networking, such as Wi-Fi, mobile WiMAX, and many wireless sensors and ad-hoc networks. This can be evidenced by more and more fragmentation of application-driven IP-based networks, such as for power grid distribution, networked security surveillance, intelligent transportation communication, and many other sensor networks. To overcome the QoS challenges, the next generation wireless IP networks have to be architected in a top-down manner, i.e., application-driven layered protocol design. More specifically, based on the application media data, compression schemes are applied, the subsequent Network, MAC- and PHY-layered protocols need to be accordingly or jointly enhanced to reach the optimal performance. This is the fundamental concept behind the design of Wireless MediaNets. In this survey paper, I will address the QoS challenges specifically encountered in video over heterogeneous wireless broadband networks and address several application-driven Wireless MediaNet solutions based on effective cross-layer integration of APP and MAC/PHY layers. More specifically, the congestion control for achieving airtime fairness of video streaming to maximize the link adaptation performance of Wi-Fi, the minimum latency event-driven data exchange for distributed wireless ad-hoc sensor networks, and the opportunistic multicast of scalable video live streaming over mobile WiMAX.     

基于无线传感器网络的移动机器人智能导航算法

结合了无线传感器技术和群集智能技术两者的优势,提出一种新的基于无线传感器网络的移动机器人智能导航控制算法,并考虑了能量消耗的问题。算法利用基于多传感器信息融合的全局概率地图构建技术、使用群集仿生智能的基于微粒群算法的实时在线路径规划以及避障策略,提高了智能导航的整体性能,满足了在复杂环境和未知障碍物下导航的实时要求。最后设计并构造出了实际的无线传感器网络和实际的机器人系统,验证了算法成功实现机器人导航的有效性和准确性。     

全无线视频报警系统设计与实现

介绍了一种新型的嵌入式全无线视频报警系统的设计方案。该方案结合先进的网络技术、无线通信技术及多媒体技术,开发出一种新模式报警系统,实现了将视频监控系统采集的现场实时图像发到用户手机上或电子邮箱中的功能,可使用户对现场进行实时掌控。     

Data forwarding based on sensor device constraints in wireless multimedia sensor networks

A variety of data forwarding schemes have been proposed for wireless multimedia sensor networks where energy awareness and reliability are essential design issues. This paper proposes a data forwarding mechanism based on sensor device constraints in wireless multimedia sensor networks. A dynamic path cost function is defined considering the constraints and characteristics of wireless multimedia sensor networks. The cost function is applied to ZigBee mesh routing, and the performance of the proposed method is evaluated using a QualNet network simulator.     

无线传感器网络数据收集算法研究

对于无线传感器网络而言,可靠的数据收集是推进其大规模应用的关键,本文引入了移动传感器网络解决静态传感网络中的通信中断问题.针对移动传感器网络的数据收集,提出了数据收集的分类,分析了移动节点不同移动模式对网络数据收集的影响,比较了移动节点受控移动路径对比固定移动模式的优势,最后介绍了典型的移动节点受控移动的路径规划算法.     

A multi-layer experimental study of multimedia and QoS communication in wireless mesh networks

A significant issue in Mesh networks is to support multimedia transmissions while providing Quality of Service (QoS) guarantees to mobile users. For real-time multimedia streaming, unstable throughput or insufficient bandwidth will incur unexpected delay or jitter, and it remains difficult to provide comprehensive service guarantees for a wireless mesh environment. In this paper, we target the problem of providing multimedia QoS in wireless mesh networks. We design and implement a campus test-bed for supporting multimedia traffic in mobile wireless mesh networks, and investigate in detail some possible improvements on a number of layers to enable multimedia transmission over wireless networks with QoS support. We first study a number of improvements of some existing routing protocols to support multimedia transmissions. Some new admission control and rate control mechanisms are studied and their performance gains are verified in our experiments. In our new cross-layer adaptive rate control (CLARC) mechanism, we adaptively change the video encoder’s output bit rate based on the available network bandwidth to improve the quality of the received video. We also design a mobile gateway protocol to connect the MANET to Internet and a wireless LAN management protocol to automatically manage WLAN to provide some QoS.