[发明专利]煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的路由方法

说明书

本发明提供了一种煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的路由方法。该方法包括：簇头节点分别根据传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务对应的路径的WMSNs传输时延、传输丢包率和传输能耗采用线性加权法建立传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务的总QoS评价函数；根据传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务的优先级，基于总QoS评价函数的值最大的约束条件采用差分进化算法分别计算出传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务分别对应的最佳路径。本发明实现了针对3种多媒体业务的3条节点不相交路径，实现了煤矿井下3种多媒体业务的区分服务，保障了3种多媒体业务对传输时延、传输丢包率和传输能耗不同的服务质量需求。

技术领域

本发明涉及无线多媒体传感器网络技术领域，尤其涉及一种煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的路由方法。

背景技术

煤矿安全生产对环境监测、无线语音通信和无线视频监视有迫切的需求。无线多媒体传感器网络(Wireless MultimediaSensor Networks，WMSNs)是在传统无线传感器网络基础上引入了音频、图像、视频等多媒体应用的新型传感器网络。WMSNs具有快捷方便的无线接入、灵活多变的拓扑结构和丰富的多媒体感知能力。为此，提出在煤矿井下构建WMSNs，以进一步提高煤矿井下环境监测、无线语音通信和无线视频监视的能力，保障煤矿井下的安全生产。

煤矿井下WMSNs集环境监测、无线语音通信和无线视频监视为一体。环境监测信息、音频信息和视频信息对WMSNs的实时性、可靠性和能耗等服务质量(Quality ofService,QoS)保障需求是不同的。WMSNs的路由协议是将多媒体数据在一定的约束条件下从源节点传送到目的节点的机制，在很大程度上影响着WMSNs中多媒体业务的性能和服务质量。因此，需要提出区分服务的路由协议以使煤矿井下WMSNs支持不同QoS保障的多媒体业务。

现有的WMSNs区分服务的路由协议一般采用单层网络结构。在单层网络结构WMSNs的路由中，节点需要承担采集多媒体业务、处理多媒体业务和转发多媒体业务等多种任务，节点需要具有较大的计算能力和能量。煤矿井下巷道一般是带状结构，单层网络结构WMSNs在带状结构巷道场景中传输多媒体业务需要多次的中继转发。因此，距离汇聚节点越近的节点就越需要处理和转发更多的多媒体业务，造成网络流量成锥形分布。考虑到煤矿井下WMSNs节点的计算能力和能量有限，锥形分布的网络流量必然会造成呈带状结构的煤矿井下WMSNs网络时延、丢包率和能耗偏高的现象，难以为多媒体业务提供QoS保障。

发明内容

本发明的实施例提供了一种煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的路由方法，以客服现有技术的缺点。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种煤矿井下无线多媒体传感器网络区分服务的路由方法，包括：

在煤矿井下无线多媒体传感器网络中设置环境监测节点、语音节点、视频节点，所述环境监测节点通过传感器采集环境监测数据，形成传感数据业务并传输给簇头节点，所述语音节点采集语音数据，形成语音数据业务并传输给簇头节点，所述视频节点采集视频数据，形成视频数据业务并传输给簇头节点；

所述簇头节点分别通过不同的路径将所述传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务传输给汇聚节点，分别根据所述传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务对应的路径的WMSNs传输时延、传输丢包率和传输能耗采用线性加权法建立所述传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务的总QoS评价函数；

根据所述传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务的优先级，基于总QoS评价函数的值最大的约束条件采用差分进化算法分别计算出所述传感数据业务、语音数据业务、视频数据业务分别对应的最佳路径。

进一步地，所述的在煤矿井下无线多媒体传感器网络中设置环境监测节点、语音节点、视频节点，包括：