论文摘要：无线多媒体传感器网络中拥塞控制策略的研究

无线多媒体传感器网络（Wireless Multimedia Sensor Network, 以下简称WMSN）构建于传统无线传感器网络（Wireless Sensor Network, 以下简称WSN）的基础架构上，其中新添加的多媒体传感器扩展了WSN的使用范围，延伸了人们感知世界的物理空间，因此WMSN在军事、民用、商业等诸多领域都具有十分广阔的应用前景。
WMSN具有传统WSN中节点资源受限、无线链路易受干扰、多对一多跳通信等共性特点，这些特点使网络易于发生拥塞，进而导致丢包数增多、延迟增加、能耗增大，从而严重影响网络的传输效能与生存周期，因此拥塞控制成为保障WMSN服务质量（QoS）的关键技术之一。WMSN还具有多类型传感器节点混合异构、网络局部短时突发大数据量多媒体信息、区分各类数据任务提出的不同服务请求等个性特征，这些特征使网络更易于发生拥塞从而给网络多媒体服务带来新的问题，同时使原有的诸多拥塞控制方法失效从而令网络拥塞控制面临新的挑战。
针对前述问题与挑战，既考虑拥塞处理效能又兼顾多媒体服务质量，本文提出了一种基于拥塞处理协同组的轻量级自适应的WMSN拥塞控制策略，完成了该策略的模型设计及其有效性分析，通过仿真实验测试了该策略的性能，并给出了利用中间件技术实现该策略的解决方案。
本文借鉴交通流量控制中缓冲与有序分流的思想，利用WMSN多冗余节点及节点间便于协作等优势，提出了“拥塞处理协同组”的概念，以“组”重构网络资源使多节点协同工作共同处理拥塞。基于“组”的WMSN拥塞控制策略：当WMSN发生拥塞时，由区域内检测到拥塞的节点自启动按上下游连通性及节点能量水平等条件寻找周围可利用的冗余节点作为缓冲节点，并与其快速共建拥塞处理协同组；“组”对外缓冲网络局部短时突发的多种媒介混合信息，既避免非必要数据提前进入拥塞节点加剧拥塞，又防止大量关键数据被丢弃影响应用结果；“组”对内建立区分服务且紧密协同的工作机制，既保证实时重要信息优先通过拥塞区域，又保证组内各节点高效工作并迅速缓解拥塞；同时辅以调节数据传输速率、重置网络状态等修复措施，避免新策略执行时引入新的拥塞，并可在网络过载时使其恢复常态。本文提出的WMSN拥塞控制策略可在网络局部范围快速、低成本、自适应地构建拥塞处理单元，改造网络传输中的瓶颈节点；可缓冲数据、有序分流，平滑地处理局部网络拥塞；可区分处理不同类型数据的传输，满足WMSN中各种媒介信息不同的服务质量要求。通过对本文所提策略进行模型分析与仿真实验，证明基于“组”的拥塞控制策略可有效地处理WMSN拥塞，在吞吐量、时延等QoS性能方面优于基于速率调节的方法，在能效方面优于基于流量调度的方法，且该策略对于网络拓扑及路由协议的变化具有一定的适应性，能够区分服务网络中不同QoS请求的多媒体信息流。
本文研究工作是在WMSN领域拥塞控制研究方向的有益尝试，下一步将继续推进该研究工作，改进、完善基于“组”的拥塞控制策略，并通过物理测试进一步检验其可靠性与实用性。总之，WMSN中拥塞控制策略的研究将为WMSN领域其它层面的相关研究提供支持与保障。

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