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为了满足日益复杂的环境监测的要求,迫切需要将信息量丰富的图像、音频和视频等媒体引入到无线传感器网络之中,因而形成了无线多媒体传感器网络(WMSNs)。无线多媒体传感器网络是基于具体环境的网络,不同应用中数据、语音、视频信息对带宽、时延等传输质量参数的要求各不相同,因此,需要为不同应用中各类数据包提供相应级别的服务质量(QoS)保证。路由协议是网络节点相互通信的基础,无线多媒体传感器网络路由协议负责寻找一条或多条传输路径,将数据分组从数据源节点通过网络多跳转发至目标节点。针对无线多媒体传感器网络不同业务设计合理的路由协议对满足多QoS需求,降低及平衡网络中节点的能耗,延长网络的存活时间具有重要意义。
本文首先研究了无线多媒体传感器网络QoS相关问题及其国内外研究现状及发展趋势,然后以无线多媒体传感器网络为研究对象,对基于区分服务的保证QoS的路由协议进行了研究,分别提出了博弈论的区分服务QoS路由算法(GT-DSQR)和数据融合的区分服务QoS路由算法(DF-DSQR)。GT-DSQR算法引入博弈论的思想,将无线多媒体传感器网络的路由问题描述为一个减少节点能量消耗而获得最大网络效益的博弈问题,节点的理性偏好为路径可靠度、节点能耗、区分服务、网络生存时间,算法证明了纳什均衡的存在性,并采用非均匀分簇方法,延长了网络的生存时间。DF-DSOR算法在兴趣泛洪后分别建立实时业务和尽力而为业务两种梯度,每个参与转发数据的节点在转发之前进行数据融合与压缩,采用优先级调度策略将数据分组转发至Sink节点,并采用基于Sink节点通信量的能量维护更新策略,由Sink节点维护一个计数器,当Sink节点收到的数据包达到一定数量的时候由Sink节点发起能量更新消息的洪泛。仿真结果表明,与现有的无线多媒体传感器网络路由协议相比,本文提出的GT-DSQR路由协议和DF-DSQR路由协议能有效的提供区分服务的保证QoS的路由路径选择,保证了WMSNs多QoS需求的路由保障,平衡了WMSNs的节点能耗,延长了网络的存活时间。