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无线传感器网络QoS路由研究进展李士宁 滕文星 张 琪 张保华



  摘要:传统网络中的服务质量(quality of service,QoS)路由协议很难直接有效地应用到无线传感器网络中,因此人们针对无线传感器网络提出了一些新的QoS路由协议。首先探讨了无线传感器网络中QoS路由协议的一些特点,分析了设计QoS路由协议所面临的挑战;然后着重分析了当前提出的一些QoS路由协议的QoS机制、特点以及优缺点,并对这些路由协议进行了分类和比较;最后总结了QoS路由协议未来的研究策略和发展趋势。
  关键词:无线传感器网络; 服务质量; 服务质量路由协议; 服务质量支持
  中图分类号:TP393文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1304-05
  
  无线传感器网络作为一种有广泛应用前景的新型信息获取和处理技术,引起了国内外学术界和产业界的高度关注 [1~5]。近几年来,WSNs在各个研究领域都取得了不同程度的进展。
  由于设计目标不同,WSNs与传统网络有很大的差异:a)传统网络主要是作为一种通信的方式来设计的,它们侧重于考虑整体网络上的信息传输;WSNs主要是作为一种信息获取的方式,它们把更多的注意力放在了资源有限的节点上和数据处理上。b)WSNs一般与应用紧密相关、以数据为中心[5]。其特点包括:节点更多、规模更大、网络生命期更短;在节点上的计算、存储、通信能力更有限;网络负载、能耗更加不均衡等。这些特点使得传统网络中的QoS路由协议很难直接有效地应用到WSNs中,因此WSNs迫切需要一种适合它的新型QoS路由协议。
  目前,研究人员针对各种应用陆续提出了一些支持QoS的机制和策略[6~20],这些机制和策略涉及到各个方面。它们包括QoS的模型、体系结构、路由协议、MAC协议、控制机制、QoS支持的整合以及服务区分等。本文主要针对QoS路由协议进行研究,分析和总结了当前比较典型的QoS路由协议的核心机制和特点,指出了未来的研究策略及发展趋势。这样做的目的在于更好地理解WSNs QoS路由协议,为QoS路由协议的进一步研究提供参考。
  
  1无线传感器网络中QoS路由协议
  
  QoS路由协议也称为QoS感知的路由协议或提供QoS支持的路由协议。WSNs中QoS路由协议的主要目标一般有三个:找到满足QoS需求的路由;尽量提高网络资源的利用率;节省能量,提高网络生存时间。第一个目标要求在多约束条件下计算可行路径;第二个目标要求在多条可行路径中进一步优化,优化的方式通常是首先设计cost函数,然后求解函数值最优的可行路径;第三个目标是由WSNs的节点能量有限的特点决定的,也是需要优先考虑的目标。
  作为在网络层提供QoS支持的载体,QoS路由协议的好坏对WSNs的性能有重要影响。在WSNs体系结构中,网络层是提供QoS支持的重要组成部分。这里主要有两个原因[21]: ......
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