專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的QoS保障技術(shù)，確切地說，涉及一種無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)，屬于無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA為軍事應(yīng)用而首 先發(fā)起研究的，并在1998年9月被House Science Committee評(píng)價(jià)為美國的重 大科技突破。為了保證美國在這一先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，DARPA和美國自 然科學(xué)基金委員會(huì)NSF先后制定了中長期研發(fā)計(jì)劃。中國無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理 論和算法研究的起步比發(fā)達(dá)國家至少晚了 3年，但從2002年開始，由國家自然 科學(xué)基金的引導(dǎo)，在國內(nèi)掀起了 一個(gè)理論研究的高潮，尤其是在2005年的CNGI 項(xiàng)目指南的引導(dǎo)下，國內(nèi)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱情空前高漲。目前無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)已成為網(wǎng)絡(luò)通信和信息處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，并且正步入一個(gè)高 速發(fā)展的上升時(shí)期，幾乎所有大學(xué)和相關(guān)企業(yè)的機(jī)構(gòu)都將其投入到研發(fā)計(jì)劃中。
隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論研究和實(shí)際應(yīng)用的不斷深入，人們對(duì)無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)提出越來越高的服務(wù)質(zhì)量要求。但是，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身所固有的復(fù)雜 性、以及人們對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的多樣性的不同需求等因素，都使得 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中提供服務(wù)質(zhì)量保障的相關(guān)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。
目前，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)的系統(tǒng)研究還比較少，大多數(shù) 研究的思路仍是借鑒傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的研究成果，仍然停留在單純對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和算 法的改進(jìn)上，其評(píng)價(jià)指標(biāo)也大多沿用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的度量屬性，例如時(shí)延、抖動(dòng)、 丟包率、吞吐量、公平性等，這種方法不僅導(dǎo)致系統(tǒng)的可移植性差，導(dǎo)致服務(wù) 質(zhì)量保障技術(shù)的研究處于一種割裂的狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)化的解決方案；而且，不 可避免地導(dǎo)致理論研究成果的實(shí)際性能劣化，無法滿足對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能以及服務(wù)質(zhì) 量要求較高的需求。
因此，作為一個(gè)嶄新的研究課題-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量的保障技術(shù)，
國內(nèi)外的研究基本上都還處于起步階段。下面簡要說明目前這方面的研究進(jìn)展
(1) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真的意義是通過^^莫擬無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和節(jié)點(diǎn)配置等信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的支持。目前主 要的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)有俄玄俄州立大學(xué)和伊利諾斯大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的 J-Sim (原稱JavaSim )，荷蘭Twente大學(xué)開發(fā)的EWSNSim，巴西UFMG大學(xué) 開發(fā)的Mannasim，浙江大學(xué)工業(yè)控制技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的WSNSim和 美國Crossbow公司的Tossim等。其中Tossim、 EWSNSim是針對(duì)專用的無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其他則是一些通用平臺(tái)。
這些仿真平臺(tái)是在網(wǎng)絡(luò)仿真器(NS-2或OMNet++)基礎(chǔ)上對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò) 的仿真進(jìn)行了擴(kuò)展，或者是利用Java或C射吾言對(duì)仿真平臺(tái)進(jìn)行了重寫。它們 實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)一些協(xié)議的建模和仿真，并且允許用戶使用腳本語言或編 程對(duì)仿真平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展。但是，它們都沒有考慮到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特有的應(yīng)用 相關(guān)性的特點(diǎn)，其仿真的主要目的仍是關(guān)注節(jié)點(diǎn)之間端到端的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延、 帶寬等測(cè)量對(duì)象，而沒有對(duì)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行本質(zhì)描述。
(2) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)也是目前人們關(guān) 注相對(duì)較少的領(lǐng)域之一。其中，巴西科4紋展委員會(huì)資助的SensorNet項(xiàng)目提 出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理框架，主要由管理層、管理功能區(qū)域和管理功能 性三個(gè)管理角度構(gòu)成。新加坡國立大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組也提出T 其定義的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)和框架，認(rèn)為定義一個(gè)通用的無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)和框架，必須包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在性和外在性內(nèi) 在性主要涉及到數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)控制、數(shù)據(jù)監(jiān)控的管理；外在性主要考慮管理 異構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還要建立一個(gè)兼容簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP) 的外部無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理框架。
上述這些研究成果提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理的體系結(jié)構(gòu)及其完成的管理 功能，但是其主要工作大都只是提出了管理系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)，而并非一個(gè)真正
可以實(shí)際應(yīng)用的平臺(tái)，并且沒有進(jìn)一步提供其應(yīng)有的網(wǎng)絡(luò)控制功能。
綜上所述，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)的研究有助于提升網(wǎng)絡(luò)的性 能，并進(jìn)一步促進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用。但是，目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量 領(lǐng)域的研究仍處于起步階段，大多數(shù)研究思路仍是沿用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的研究成果， 仍停留在單純對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和算法的修補(bǔ)上，缺乏系統(tǒng)化的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能夠較好地解決現(xiàn)有技術(shù)的多種缺陷和局限，依靠該系統(tǒng)中的無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的軟件功能模塊，創(chuàng)新地實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的實(shí) 際測(cè)量，獲取真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)信息，再依據(jù)服務(wù)質(zhì)量評(píng)估體系對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行評(píng)價(jià)，
并給出進(jìn)一步優(yōu)化控制協(xié)議的依據(jù)；此外，該平臺(tái)不僅能夠通過測(cè)量獲得網(wǎng)絡(luò) 性能參數(shù)，而且提供了一套基于反饋機(jī)制的自適應(yīng)服務(wù)質(zhì)量管理機(jī)制，從而能 夠更加有效地保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的^^務(wù)質(zhì)量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系 統(tǒng)，包括分布在設(shè)定地點(diǎn)或空間的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)，利用IP網(wǎng)絡(luò)或其它通信網(wǎng)絡(luò)與所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互的用戶控 制服務(wù)器；其特征在于
該系統(tǒng)還設(shè)有采用無線或有線方式與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互、實(shí) 施網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制和管理的服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)，該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)設(shè)有服 務(wù)質(zhì)量評(píng)估、服務(wù)質(zhì)量控制、服務(wù)質(zhì)量管理三個(gè)軟件功能模塊和連接所述無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)^#口與人機(jī)交互接口；其中
服務(wù)質(zhì)量管理模塊，采用被動(dòng)/主動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 實(shí)際性能參數(shù)，以供服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊模擬演練網(wǎng)絡(luò)性能并作為進(jìn)行評(píng)估的基 礎(chǔ)5
服務(wù)質(zhì)量評(píng)估才莫塊，作為該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的控制中心，其功能是根據(jù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的實(shí)際性能參數(shù)，通過在線仿真和演練而實(shí)時(shí)判斷當(dāng)前無
線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能，并評(píng)估該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能否滿足當(dāng)前應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量
需求；如果不能滿足要求，則根據(jù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)之間的映射關(guān) 系，判斷影響服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的初步方案，遞交給服務(wù) 質(zhì)量控制模塊；
服務(wù)質(zhì)量控制模塊，用于對(duì)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行記錄、管理和策略調(diào)整根據(jù)評(píng) 估結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的初步方案，選擇相應(yīng)的調(diào)整策略及其對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)后， 通過網(wǎng)絡(luò)接口把調(diào)整參數(shù)遠(yuǎn)程傳輸給無線傳感器節(jié)點(diǎn)；
連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口 ，包括網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)輸入接口和網(wǎng)絡(luò)控制 參數(shù)輸出接口 ，分別用于對(duì)各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源使用狀況的監(jiān)測(cè) 與統(tǒng)計(jì)，以及對(duì)該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源的控制與調(diào)整；
人機(jī)交互接口 ，用于網(wǎng)絡(luò)管理人員對(duì)該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān) 視、控制和管理。
所述服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊設(shè)有三個(gè)功能單元網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元、應(yīng)用產(chǎn)生 單元和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)映射單元，以及三個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接收 接口、網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)發(fā)送接口與人機(jī)交互接口，其中
應(yīng)用產(chǎn)生單元，用于生成包括事件驅(qū)動(dòng)、查詢驅(qū)動(dòng)、連續(xù)流應(yīng)用的各類典 型應(yīng)用，以及每類應(yīng)用要求的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并將生成結(jié)果作為應(yīng)用源輸入到 網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元中；
服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)映射單元，用于建立這兩個(gè)參數(shù)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的 數(shù)學(xué)模型，當(dāng)某種服務(wù)質(zhì)量參數(shù)受到多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響時(shí)，要分另ij給這些網(wǎng)
絡(luò)參數(shù)分配相應(yīng)的不同權(quán)值；該映射單元將這兩個(gè)參數(shù)之間的映射結(jié)果輸入到 網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元中，用作判斷無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是否滿足應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量要求的 依據(jù)；
網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元，作為該評(píng)估模塊的核心，該單元通過網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接 收接口接收來自服務(wù)質(zhì)量管理模塊的實(shí)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，以模擬演練無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，并根據(jù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系判斷網(wǎng)絡(luò) 能否滿足應(yīng)用的質(zhì)量要求；如果不能滿足要求，則該模塊判斷影響服務(wù)質(zhì)量的
關(guān)鍵因素的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，并生成用于調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)，再通過網(wǎng)絡(luò)控制 參數(shù)發(fā)送接口將這些控制參數(shù)傳遞到服務(wù)質(zhì)量控制模塊。
所述網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元是一個(gè)基于NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真器而進(jìn)行相應(yīng)修改、以適 應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為核心的開放式的通用平臺(tái)，該單元不僅能夠作為對(duì) 已經(jīng)部署到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整的依據(jù)，還能夠用作驗(yàn)證各 類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議性能的測(cè)試床，以便能夠更快、更真實(shí)地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有 協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。
所述服務(wù)質(zhì)量控制模塊設(shè)有網(wǎng)絡(luò)控制策略單元和三個(gè)接口 網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù) 接收接口 、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)輸出接口與人機(jī)交互接口 ，網(wǎng)絡(luò)控制策略單元根據(jù)評(píng) 估模塊發(fā)送來的網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)，通過藉由人機(jī)交互接口輸入的相應(yīng)控制策略進(jìn) 行處理后，產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)通過平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)接口輸出到各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。
所述網(wǎng)絡(luò)控制策略單元產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)是分別針對(duì)設(shè)定的某個(gè)傳感器 節(jié)點(diǎn)、某個(gè)集合內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)或全部傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整的調(diào)整參數(shù)， 該網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)包括下述內(nèi)容
節(jié)點(diǎn)的工作周期，通過使傳感器節(jié)點(diǎn)工作周期縮短或延長，改變傳感器節(jié) 點(diǎn)的能量消耗速度，從而改變無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度，并調(diào)整傳感器輸出數(shù) 據(jù)到達(dá)傳感器網(wǎng)關(guān)的時(shí)延；
節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，用于主動(dòng)改變網(wǎng)絡(luò)的通暢程度，進(jìn)而改變無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)，并迫使傳感器節(jié)點(diǎn)重新選擇傳遞路徑，使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；
數(shù)據(jù)分發(fā)策略，用于突出傳感器節(jié)點(diǎn)選路中服務(wù)質(zhì)量權(quán)值高&參數(shù)，從而 保證這些數(shù)據(jù)參數(shù)在傳感器節(jié)點(diǎn)路由過程中具有高優(yōu)先度；
節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率，用于調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量和各數(shù)據(jù)之間 的時(shí)延，以滿足不同的應(yīng)用需求；
節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的空間，通過改變傳感器節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的空間大小，以避免因數(shù) 據(jù)擁塞而被丟失的概率；
節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)聚集策略，用于在數(shù)據(jù)交匯點(diǎn)調(diào)整數(shù)據(jù)聚集時(shí)所消耗的能量與 聚集策略，以滿足網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)性數(shù)據(jù)聚集時(shí)的能量開銷要求。
所述網(wǎng)絡(luò)控制策略單元是采用包括在線編程、系統(tǒng)映像下載、或基于代理 的調(diào)整方式對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。
所述服務(wù)質(zhì)量管理模塊設(shè)有兩個(gè)功能單元網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元和網(wǎng)絡(luò)
性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以及三個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)發(fā)送 接口與人機(jī)交互接口，其中
網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元，用于根據(jù)服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的要求，按照可變周 期采集包括網(wǎng)絡(luò)拓樸、當(dāng)前路由策略、平均鏈路時(shí)延、節(jié)點(diǎn)的剩余能量、緩沖 區(qū)空間大小、傳輸半徑和定位信息的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)，并將 采集來的信息存貯于網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫；
網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元傳送來的無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)，以供服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊的查詢；
人機(jī)交互接口 ，作為該服務(wù)質(zhì)量管理模塊向用戶提供的可視化管理窗口 ， 用于直觀顯示當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的包括拓樸架構(gòu)、平均能量、各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相 關(guān)參數(shù)的各種信息。
所述服務(wù)質(zhì)量管理模塊進(jìn)一步包括下述功能藉由宏觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)和微觀各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的角度，采用可視化方式展示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的各種 不同狀態(tài)；能夠測(cè)量網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和路徑的信息，且在測(cè)量過程中，能夠通過基 于內(nèi)容的過濾器快速獲得所需要的數(shù)據(jù)；且具有擴(kuò)展性和通用性，該服務(wù)質(zhì)量 管理模塊能夠擴(kuò)展應(yīng)用于各類傳感器網(wǎng)絡(luò)，并適用于各種不同的傳感器節(jié)點(diǎn)類 型》
本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)是提出并開發(fā)了 一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)，該平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí) 現(xiàn)，便于控制，它是基于實(shí)際測(cè)量所獲得的真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，通過已定義 的服務(wù)質(zhì)量評(píng)估體系對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種性能參數(shù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的保障程度 進(jìn)行分析，得出影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的主要因素，進(jìn)而對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和傳感 器節(jié)點(diǎn)的行為進(jìn)行控制和調(diào)整。該服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)不僅可以用于對(duì)無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行在線評(píng)估，也可以用作未來新出現(xiàn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)
議算法的驗(yàn)證和改進(jìn)，具有很好的推廣應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2是服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊內(nèi)部功能單元組成架構(gòu)示意圖。 圖3是服務(wù)質(zhì)量控制模塊內(nèi)部功能單元組成架構(gòu)示意圖。 圖4是服務(wù)質(zhì)量管理模塊內(nèi)部功能單元組成架構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見圖1 ，介紹本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)， 該系統(tǒng)包括分布在設(shè)定地點(diǎn)或空間的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)，利用IP網(wǎng)絡(luò)或其它通信網(wǎng)絡(luò)與所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互 的用戶控制服務(wù)器，以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)的服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)；該支持多應(yīng)用的通 用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)是根據(jù)服務(wù)質(zhì)量保證的需求，采用無線 或有線方式與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)服 務(wù)質(zhì)量評(píng)估、控制和管理的設(shè)備。該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)設(shè)有三個(gè)軟件功能模 塊服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊、服務(wù)質(zhì)量控制模塊和服務(wù)質(zhì)量管理模塊，以及連接 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口與人機(jī)交互接口 ，能夠自動(dòng)雄護(hù)和管理自己的運(yùn) 行。其中
服務(wù)質(zhì)量管理模塊，釆用被動(dòng)/主動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 實(shí)際性能參數(shù)，以供服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊模擬演練網(wǎng)絡(luò)性能并作為評(píng)估的基礎(chǔ)；
服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊，作為該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的控制中心，其功能是根據(jù) 來自服務(wù)質(zhì)量管理^f莫塊的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的實(shí)際性能參數(shù)，通過在線仿真 和演練而實(shí)時(shí)判斷當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能，并評(píng)估該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能否 滿足當(dāng)前應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量需求；如果不能滿足要求，則根據(jù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)
絡(luò)性能參數(shù)之間的映射關(guān)系，判斷影響服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)整
的初步方案，遞交給服務(wù)質(zhì)量控制模塊；
服務(wù)質(zhì)量控制模塊，用于對(duì)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行記錄、管理和策略調(diào)整根據(jù)評(píng) 估模塊輸出的評(píng)估結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的初步方案，選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整策略及其 對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)后，通過網(wǎng)絡(luò)接口把網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)遠(yuǎn)程傳輸給無線傳感器節(jié)點(diǎn)；
連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口 ，包括網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)輸入接口和網(wǎng)絡(luò)控制 參數(shù)輸出接口，分別用于對(duì)各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源使用狀況的監(jiān)測(cè) 與統(tǒng)計(jì)，以及對(duì)該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源的控制與調(diào)整；
人機(jī)交互接口 ，用于網(wǎng)絡(luò)管理人員對(duì)該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān) 視、控制和管理。
下面具體介紹本發(fā)明系統(tǒng)中服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的各功能模塊的結(jié)構(gòu)組成 參見圖2，介紹服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊中的三個(gè)功能單元網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元、
應(yīng)用產(chǎn)生單元和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)映射單元，以及三個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)性能
參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)發(fā)送接口與人機(jī)交互接口，其中
應(yīng)用產(chǎn)生單元用于生成各類典型應(yīng)用，包括事件驅(qū)動(dòng)、查詢驅(qū)動(dòng)、連續(xù)流
應(yīng)用等，以及每類應(yīng)用要求的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并將生成結(jié)果作為應(yīng)用源輸入到
網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元中。
服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)映射單元用于建立這兩個(gè)參數(shù)之間直接對(duì)應(yīng)關(guān)系 的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)某種服務(wù)質(zhì)量參數(shù)受到多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響時(shí)，要分別給這些 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分配相應(yīng)的不同權(quán)值，即該數(shù)學(xué)模型是非線性才莫型。該映射單元將這 兩個(gè)參數(shù)之間的映射結(jié)果輸入到網(wǎng)絡(luò)才莫擬演練單元中，用作判斷無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)是否滿足應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量要求的依據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元是服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊的核心，該單元通過網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù) 接收接口接收來自服務(wù)質(zhì)量管理模塊的實(shí)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，以模擬演練無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，并根據(jù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系判斷網(wǎng) 絡(luò)能否滿足應(yīng)用的質(zhì)量要求；如果不能滿足要求，則該;溪塊判斷影響服務(wù)質(zhì)量 的關(guān)鍵因素的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，并生成相應(yīng)的用于調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)，再通過
網(wǎng)絡(luò)控制參M送接口將這些控制參數(shù)傳遞到服務(wù)質(zhì)量控制模塊。
網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元是一個(gè)基于NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真器而進(jìn)行相應(yīng)修改、以適應(yīng)無
線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為核心的開放式的通用平臺(tái)，該單元不僅能夠作為對(duì)已經(jīng) 部署到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整的依據(jù)，還能夠用作驗(yàn)證各類無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議性能的測(cè)試床，以便能夠更快、更真實(shí)地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有協(xié)議 的優(yōu)缺點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。
參見圖3,介紹服務(wù)質(zhì)量控制模塊設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)控制策略單元和三個(gè)接口 網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)輸出接口與人機(jī)交互接口，網(wǎng)絡(luò)控制策 略單元根據(jù)服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊發(fā)送來的網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)，通過藉由人機(jī)交互接口 輸入的相應(yīng)控制策略進(jìn)行處理后，產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)通過平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)接口輸 出到各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。
網(wǎng)絡(luò)控制策略單元產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)是分別針對(duì)設(shè)定的某個(gè)傳感器節(jié) 點(diǎn)、某個(gè)集合內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)或全部傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整的調(diào)整參數(shù)，該 網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)包括下述具體內(nèi)容
① 節(jié)點(diǎn)的工作周期通過4吏得傳感器節(jié)點(diǎn)工作周期的縮短或延長，改變傳 感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗速度，從而改變無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度，并調(diào)整傳感器 輸出數(shù)據(jù)到達(dá)傳感器網(wǎng)關(guān)的時(shí)延；
② 節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率用于主動(dòng)改變網(wǎng)絡(luò)的通暢程度，進(jìn)而改變無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)，并迫使傳感器節(jié)點(diǎn)重新選擇傳遞路徑，使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；
③ 數(shù)據(jù)分發(fā)策略用于突出傳感器節(jié)點(diǎn)選路'中服務(wù)質(zhì)量權(quán)值高的參數(shù)，從 而保證這些數(shù)據(jù)參數(shù)在傳感器節(jié)點(diǎn)路由過程中具有高優(yōu)先度；
節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率用于調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量和各數(shù)據(jù)之 間的時(shí)延，以滿足不同的應(yīng)用需求；
⑤ 節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的空間通過改變傳感器節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的空間大小，以避免因 數(shù)據(jù)擁塞而被丟失的概率；
⑥ 節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)聚集策略用于在數(shù)據(jù)交匯點(diǎn)調(diào)整數(shù)據(jù)聚集時(shí)所消耗的能量 與聚集策略，以滿足網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)性數(shù)據(jù)聚集時(shí)的能量開銷要求。
為了對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的各個(gè)工作參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)控制策略單元是采 用在線編程、系統(tǒng)映像下載和基于代理的調(diào)整方式對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。
參見圖4，介紹服務(wù)質(zhì)量管理模塊設(shè)置的兩個(gè)功能單元網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè) 量單元和網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以及三個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò) 性能參凄iJL送接口與人才幾交互4姿口 。
網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元是根據(jù)服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的要求，按照可變周期采 集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)拓樸、當(dāng)前路由策略、平均鏈 路時(shí)延、節(jié)點(diǎn)的剩余能量、緩沖區(qū)空間大小、傳輸半徑和定位信息等，并將采 集來的信息存貯于網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫；
網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫是用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元傳送來的無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)的存儲(chǔ)空間，以供服務(wù)質(zhì)量評(píng)估;漠塊的查詢；
人機(jī)交互接口是該服務(wù)質(zhì)量管理模塊向用戶提供的可視化管理窗口 ，用于 直觀顯示當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的包括拓樸架構(gòu)、平均能量、各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)參 數(shù)的各種信息。
服務(wù)質(zhì)量管理模塊進(jìn)一步包括下述功能特點(diǎn)
① 可視化藉由宏觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和微觀各傳感器節(jié)點(diǎn)的角度，采用可 視化方式展示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的各種不同狀態(tài)；
② 可測(cè)量能夠測(cè)量網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點(diǎn)和3各徑的信息；
③ 過濾器測(cè)量過程中能通過基于內(nèi)容的過濾器快速獲得所需的數(shù)據(jù)； 通用型該服務(wù)質(zhì)量管理模塊能擴(kuò)展'應(yīng)用于各類傳感器網(wǎng)絡(luò)和各種不同
的傳感器節(jié)點(diǎn)類型；
可擴(kuò)展服務(wù)質(zhì)量管理模塊不依賴于具體的節(jié)點(diǎn)類型。
本發(fā)明系統(tǒng)中的服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)已經(jīng)由申請(qǐng)人采用基于Java程序語言的
技術(shù)，進(jìn)行了實(shí)施試驗(yàn)。其中的核心工作是服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊中的網(wǎng)絡(luò)模擬演
練單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
該網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元是采取基于NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真器的方式實(shí)現(xiàn)的。NS-2網(wǎng)
絡(luò)仿真器可以很好地模擬離散時(shí)間序列的網(wǎng)絡(luò)行為，但是，因?yàn)樗皇且粋€(gè)端
到端網(wǎng)絡(luò)的模擬器，為此對(duì)其做了改進(jìn)，并將一些常用的路由協(xié)議、MAC協(xié)議、 數(shù)據(jù)匯聚算法和定位算法等都移植入網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元，用于評(píng)估這些傳輸協(xié) 議和算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的影響。
眾所周知，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量最終取決于網(wǎng)絡(luò)的路由、MAC等通信協(xié)議的設(shè) 計(jì)。因此申請(qǐng)人配合本發(fā)明系統(tǒng)的應(yīng)用，還設(shè)計(jì)了一種基于服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng) 絡(luò)參數(shù)之間映射關(guān)系的模塊化的路由協(xié)議，該協(xié)議采取模糊邏輯判斷的方法預(yù) 測(cè)網(wǎng)絡(luò)的變化趨勢(shì)，自動(dòng)調(diào)整自己的路由策略。該協(xié)議的試驗(yàn)和驗(yàn)證都是基于 網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元進(jìn)行試驗(yàn)和實(shí)施的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的實(shí)施試驗(yàn)是成 功的，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)中的服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā) 明目的和完成預(yù)訂的設(shè)計(jì)任務(wù)。
權(quán)利要求
1、一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)，包括分布在設(shè)定地點(diǎn)或空間的多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，利用IP網(wǎng)絡(luò)或其它通信網(wǎng)絡(luò)與所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互的用戶控制服務(wù)器；其特征在于該系統(tǒng)還設(shè)有采用無線或有線方式與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互、實(shí)施網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制和管理的服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)，該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)設(shè)有服務(wù)質(zhì)量評(píng)估、服務(wù)質(zhì)量控制、服務(wù)質(zhì)量管理三個(gè)軟件功能模塊和連接所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口與人機(jī)交互接口；其中服務(wù)質(zhì)量管理模塊，采用被動(dòng)/主動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際性能參數(shù)，以供服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊模擬演練網(wǎng)絡(luò)性能并作為評(píng)估的基礎(chǔ)；服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊，作為該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的控制中心，其功能是根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的實(shí)際性能參數(shù)，通過在線仿真和演練而實(shí)時(shí)判斷當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能，并評(píng)估該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能否滿足當(dāng)前應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量需求；如果不能滿足要求，則根據(jù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)之間的映射關(guān)系，判斷影響服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并形成網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的初步方案，遞交給服務(wù)質(zhì)量控制模塊；服務(wù)質(zhì)量控制模塊，用于對(duì)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行記錄、管理和策略調(diào)整根據(jù)評(píng)估結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)調(diào)整的初步方案，選擇相應(yīng)的調(diào)整策略及其對(duì)應(yīng)的控制參數(shù)后，通過網(wǎng)絡(luò)接口把調(diào)整參數(shù)遠(yuǎn)程傳輸給無線傳感器節(jié)點(diǎn)；連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口，包括網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)輸入接口和網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)輸出接口，分別用于對(duì)各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源使用狀況的監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)，以及對(duì)該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)資源的控制與調(diào)整；人機(jī)交互接口，用于網(wǎng)絡(luò)管理人員對(duì)該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊設(shè)有 三個(gè)功能單元網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元、應(yīng)用產(chǎn)生單元和服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù) 映射單元，以及三個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)發(fā)送接口與 人機(jī)交互接口，其中應(yīng)用產(chǎn)生單元，用于生成包括事件驅(qū)動(dòng)、查詢驅(qū)動(dòng)、連續(xù)流應(yīng)用的各類典 型應(yīng)用，以及每類應(yīng)用要求的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，并將生成結(jié)果作為應(yīng)用源輸入到 網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元中；服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)映射單元，用于建立這兩個(gè)參數(shù)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的 數(shù)學(xué)模型，當(dāng)某種服務(wù)質(zhì)量參數(shù)受到多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的影響時(shí)，要分別給這些網(wǎng) 絡(luò)參數(shù)分配相應(yīng)的不同權(quán)值；該映射單元將這兩個(gè)參數(shù)之間的映射結(jié)果輸入到 網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元中，用作判斷無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是否滿足應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量要求的依據(jù)；網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元，作為該評(píng)估模塊的核心，該單元通過網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接 收接口接收來自服務(wù)質(zhì)量管理模塊的實(shí)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，以模擬演練無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，并根據(jù)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系判斷網(wǎng)絡(luò) 能否滿足應(yīng)用的質(zhì)量要求；如果不能滿足要求，則該模塊判斷影響服務(wù)質(zhì)量的 關(guān)鍵因素的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，并生成用于調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)，再通過網(wǎng)絡(luò)控制 參數(shù)發(fā)送接口將這些控制參數(shù)傳遞到服務(wù)質(zhì)量控制模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)模擬演練單元是一 個(gè)基于NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真器而進(jìn)行相應(yīng)修改、以適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為核 心的開力丈式的通用平臺(tái)，該單元不僅能夠作為對(duì)已經(jīng)部署到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中 的通信協(xié)議進(jìn)行調(diào)整的依據(jù)，還能夠用作驗(yàn)證各類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議性 能的測(cè)試床，以便能夠更快、更真實(shí)地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì) 其進(jìn)行改進(jìn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)質(zhì)量控制模塊設(shè)有 網(wǎng)絡(luò)控制策略單元和三個(gè)接口網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)輸出接 口與人機(jī)交互接口 ，網(wǎng)絡(luò)控制策略單元根據(jù)評(píng)估模塊發(fā)送來的網(wǎng)絡(luò)控制參數(shù)， 通過藉由人機(jī)交互接口輸入的相應(yīng)控制策略進(jìn)行處理后，產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù) 通過平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)接口輸出到各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)控制策略單元產(chǎn)生 的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)是分別針對(duì)設(shè)定的某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)、某個(gè)集合內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn) 或全部傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整的調(diào)整參數(shù)，該網(wǎng)絡(luò)調(diào)整參數(shù)包括下述內(nèi)容節(jié)點(diǎn)的工作周期，通過使傳感器節(jié)點(diǎn)工作周期縮短或延長，改變傳感器節(jié) 點(diǎn)的能量消耗速度，從而改變無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度，并調(diào)整傳感器輸出數(shù) 據(jù)到達(dá)傳感器網(wǎng)關(guān)的時(shí)延；節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，用于主動(dòng)改變網(wǎng)絡(luò)的通暢程度，進(jìn)而改變無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)，并迫使傳感器節(jié)點(diǎn)重新選擇傳遞路徑，使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；數(shù)據(jù)分發(fā)策略，用于突出傳感器節(jié)點(diǎn)選路中服務(wù)質(zhì)量權(quán)值高的參數(shù)，從而 保證這些數(shù)據(jù)參數(shù)在傳感器節(jié)點(diǎn)路由過程中具有高優(yōu)先度；節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率，用于調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)量和各數(shù)據(jù)之間 的時(shí)延，以滿足不同的應(yīng)用需求；節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的空間，通過改變傳感器節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)的空間大小，以避免因數(shù) 據(jù)擁塞而 一皮丟失的相克率；節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)聚集策略，用于在數(shù)據(jù)交匯點(diǎn)調(diào)整數(shù)據(jù)聚集時(shí)所消耗的能量與 聚集策略，以滿足網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)性數(shù)據(jù)聚集時(shí)的能量開銷要求。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)控制策略單元 是采用包括在線編程、系統(tǒng)映像下載、或基于代理的調(diào)整方式對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí) 現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)質(zhì)量管理沖莫塊i殳有 兩個(gè)功能單元網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元和網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以及三個(gè)接口 網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)接收接口、網(wǎng)絡(luò)性能參M送接口與人機(jī)交互接口，其中網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元，用于根據(jù)服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)的要求，按照可變周 期采集包括網(wǎng)絡(luò)拓樸、當(dāng)前路由策略、平均鏈路時(shí)延、節(jié)點(diǎn)的剩余能量、緩沖 區(qū)空間大小、傳輸半徑和定位信息的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)，并將 采集來的信息存貯于網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫；網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)數(shù)據(jù)庫，用于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)測(cè)量單元傳送來的無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的性能參數(shù)，以供服務(wù)質(zhì)量評(píng)估模塊的查詢；人機(jī)交互接口 ，作為該服務(wù)質(zhì)量管理模塊向用戶提供的可視化管理窗口 ， 用于直觀顯示當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的包括拓樸架構(gòu)、平均能量、各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相 關(guān)參數(shù)的各種信息。
8、根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)質(zhì)量管理模塊 進(jìn)一步包括下述功能藉由宏觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和微觀各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的 角度，采用可視化方式展示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的各種不同狀態(tài)；能夠測(cè)量網(wǎng)絡(luò)、 節(jié)點(diǎn)和^各徑的信息，且在測(cè)量過程中，能夠通過基于內(nèi)容的過濾器快速獲得所 需要的數(shù)據(jù)；且具有擴(kuò)展性和通用性，該服務(wù)質(zhì)量管理模塊能夠擴(kuò)展應(yīng)用于各 類傳感器網(wǎng)絡(luò)，并適用于各種不同的傳感器節(jié)點(diǎn)類型。
全文摘要
一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信交互的用戶控制服務(wù)器和實(shí)施網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制和管理的服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)。該服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)設(shè)有服務(wù)質(zhì)量評(píng)估、服務(wù)質(zhì)量控制、服務(wù)質(zhì)量管理三個(gè)功能模塊和連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口與人機(jī)交互接口。服務(wù)質(zhì)量保障平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)，便于控制，它通過目前的服務(wù)質(zhì)量評(píng)估體系分析影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的各種性能參數(shù)，找出其中的關(guān)鍵因素，進(jìn)而對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)的行為進(jìn)行控制和調(diào)整。該服務(wù)質(zhì)量保障系統(tǒng)不僅可用于對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行在線評(píng)估，也可用作未來的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法的驗(yàn)證和改進(jìn)，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101364951SQ20081022337
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者彪 任, 盧美蓮, 周方圓, 雷 張, 樂 田, 程時(shí)端, 謝東亮, 強(qiáng) 鄧 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)