无线传感器网络QoS保证技术

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　　无线传感器网络的应用场景非常广泛，不同的应用场景对无线传感器网络有不同的需求，即使在同一应用场景，不同的传感数据也可能要求传感器网络以不同的方式处理、存储和传送，例如，同一般的温度数据相比，火警数据就要求传感器以更准确和更快的方式处理和传送。另一方面，随着传感器技术的发展，出现了具有图像和声音功能的无线传感器，而语声和图像信息的传送要求传感器网络提供一定的QoS保证。为了使传感器网络具备业务区分和为业务提供QoS保证的能力，迫切需要研究传感器网络的服务质量保证技术。

　　目前，尽管已有相当多的研究成果讨论传统有线和无线网络的QoS问题，并在QoS体系结构、队列调度和管理、QoS路由、QoS信令等方面提出了较好的解决办法，但它们并不适合传感器网络。主要原因在于同传统通信网络相比，传感器网络以数据为中心，包括对数据的收集、处理、存储和传送。同时，传感器网络的很多应用不是端到端的。再有，受特殊应用场景的约束，传感器网络节点的处理和通信能力非常有限，并通常以很高的密度分布在某一区域，这对传感器网络的QoS技术的研究提出了很大的挑战。

　　近年来，已有一些研究成果分别从不同的协议层面或在特定的应用场景下讨论了传感器网络的QoS问题，主要包括QoS路由、QoS MAC机制。下面，我们将分别从这两个方面讨论无线传感器网络的QoS保证技术的研究现状。

　　已有的传感器网络QoS路由机制主要考虑节能问题。包括最长寿命能量路由（maxlmum lifetime energy routmg）、最大生存时间数据汇聚（maxlmum lifetimedata gathering）、最小代价转发（minimum cost forwarding）、能量感知的QoS路由（energy aware QoS routmg protocol），等等。

　　同样，已有的QoS MAC机制也是主要考虑传感器网络的节能问题，其中的代表是S－MAC协议，它提出了节点的工作／休眠模式，降低了能量消耗。在S MAC中，时间帧被划分为工作阶段和睡眠阶段，工作阶段又被划分为两部分，用于传输SYNC和RTS／CTS控制分组。S－MAC利用CSMA／CA机制传送SYNC，从邻接节点获取同步信息，然后竞争到信道的发送方和相应的接收方交换RTS／CTS控制分组并持续保持活动状态，传送DATA和ACK帧，而其他的邻接点就转人睡眠状态节省能量。除了S－MAC之外，典型的传感器网络MAC协议还有T－MAC、WiseMAC、B-MAC、D－MAC等。

　　从以上研究现状可以看出，目前人们对传感器网络QoS保证技术的研究还非常有限，已有的研究大多只考虑了如何延长传感器网络的生存时间的问题。尽管传感器网络的生命期是传感器网络的一个重要的QoS参数，但只考虑生命期还远不够，因此，需要进一步结合传感器网络的独特的应用特点，系统定义传感器网络的QoS需求，并在此基础上结合跨层优化，研究结合不同协议层联合QoS支持策略。