[发明专利]无线多媒体传感器网络多路径传输机制的拥塞控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线多媒体传感器网络的路径选择与数据传输方法。该方法为多类型传感数据及时、准确、高效地传输提供保障，属于传感器网络技术和无线通信技术的交叉领域。

背景技术

随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始出现，并且引起了人们的极大关注。由此形成的传感器网络能够协调地感知、采集和处理网络覆盖区域内的各种环境或监测对象信息，并发布给需要这些信息的用户。传感器网络将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，深刻地改变了人与自然的交互方式，可以广泛地应用于军事、工农业控制、生物医疗、环境监测等诸多领域。

目前，传感器网络研究的一个重要方面是在能量严重受限的微型节点上如何实现简单的环境数据(如温度、湿度、光强等)采集、传输与处理。然而，随着监测环境的日趋复杂多变，由这些传统传感器网络所获取的简单数据愈加不能满足人们对环境监测的全面需求，迫切需要将信息量丰富的图像、音频、视频等多媒体信息引入到以传感器网络为基础的环境监测活动中来，实现细粒度、精准信息的环境监测。由此，多媒体传感器网络应运而生。

然而，由于自身硬件资源和网络条件的限制，无线多媒体传感器网络的发展面临着许多的挑战和困难。其中，如何提高视频、音频、图像等多媒体传感数据在网络中的传输质量，如何保证数据传输的准确性、实时性和高效率，成为无线多媒体传感器网络亟待解决的问题之一。

发明人在研究中发现，在节点随机撒播的传感器网络中，利用密集部署的各个节点建立多条从源节点到目的节点的数据传输路径，将能够有效提高节点、尤其是多媒体传感器节点的传输效率，提升其数据传输成功率。同时，在数据传输过程中进行相应的拥塞通告和拥塞控制，能够进一步增加对无线多媒体传感器网络的资源利用率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种无线多媒体传感器网络多路径传输机制的拥塞控制方法，该方法以密集部署的无线传感器网络节点和无线多媒体传感器网络节点为依托，以提高传感数据的传输质量和可靠性为目标，利用中继节点构建从源节点到目的节点的多条传感数据传输路径，保证了多媒体传感数据和普通传感数据及时、准确、可靠地到达目的节点。同时，以提高网络资源利用率为目标，设计了针对中继节点及其所在链路的拥塞发现、拥塞通告及拥塞调整方法，进一步保证了数据传输可靠性。

技术方案：本发明建立了一种无线多媒体传感器网络多路径传输机制的拥塞控制方法，其基本的系统组成包括：

普通节点：可以感知其周围空间的温度、湿度、光照度、气体浓度等环境信息的无线传感器网络节点。普通节点同时具备数据包转发能力，可以将其自身产生的传感数据或接收到的其它节点的传感数据发送到其通信能力可达的任何节点；

多媒体节点：可以感知其周围空间的图像、视频、音频等多媒体信息的无线传感器节点。本发明中定义多媒体节点只进行传感，不进行数据包转发；

中继节点：具备数据转发能力的节点。本发明中定义网络中任何普通节点都可以成为中继节点。中继节点拥有一块数据接收缓冲区，用于暂存接收到的数据，一旦该数据被中继节点处理完毕，则其占用的部分缓冲区将释放；

源节点：具有传感能力并发出传感数据的普通节点或多媒体节点；

目的节点：传感数据最终传输到的节点。

无线多媒体传感器网络多路径传输机制及其拥塞控制方法的步骤为：

步骤1).在网络环境内，随机、均匀撒播多个具有相同初始能量、相同通信能力与传感能力的普通节点，每个普通节点都已获知自身及网络中其它普通节点的位置信息，且可以随时获知自己的剩余能量信息；

步骤2).在网络环境内，随机、均匀撒播多个具有相同初始能量、相同通信能力与传感能力的多媒体节点，所有的普通节点和多媒体节点都拥有一个2字节长度的、唯一的ID号，用以标识自身；

步骤3).每个充当中继节点的普通节点将其数据接收缓冲区划分为三个独立的数据接收缓存队列，分别为多媒体传感数据队列、普通传感数据队列和信息队列；其中，多媒体传感数据队列拥有最大的长度，存放该中继节点接收到的多媒体传感数据；普通传感数据队列拥有中等大小的队列长度，存放该中继节点接收到的非多媒体传感数据；信息队列拥有最小的队列长度，存放控制数据与元数据；当某一类型的数据接收缓存队列没有空间存放其所接收到的相应类型的数据时，该缓存队列溢出；数据接收缓冲区中同时还拥有一个数据类型分发器，用来将节点接收到的各个数据分发到各个不同的数据接收缓存队列中；