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随着信息技术的不断发展,作为对有线网络的有效补充和扩展,近年来无线网络通信技术得到了飞速发展和普及,以Ad Hoc网络(无线自组织多跳移动通信网络)为代表的无线通信新技术不断涌现。同时作为传统的传感器网络和Ad Hoc网络的有机组合,一种基于大量具有传感功能的小型可移动设备构造的,主要用于收集、传播和处理传感信息的无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)也应运而生。无论应用在什么领域,网络都需要能够为各种业务提供一定的服务质量(QoS)保障。在无线传感器网络中,网络拓扑结构的动态变化,网络带宽受限,而同时网络节点处理能力有限且能量受限。因此在这种网络环境中提供QoS将面临许多不同于传统有线和无线网络的新问题和挑战。
本文论述的正是在无线传感器网络这种新兴的无线网络下的QoS保障问题,主要研究的是网络通信协议的QoS保障机制。首先研究了无线传感器网络的特点和关键技术,与一般传统无线网络和Ad Hoc网络的区别和联系,还研究了无线传感器网络的主要应用领域,并总结了当前的研究进展及其以后的发展前景。在无线传感器网络的体系结构和协议栈的基础上重点研究了无线传感器网络协议的QoS保障问题。分别研究了无线传感器网络各层协议支持QoS的机制。重点分析了无线传感器网络数据链路层中的媒体访问控制(MAC)子层QoS协议,详细地分析了MAC协议的QoS支持机制,并且具体分析了四种无线传感器网络MAC协议对QoS的支持。接下来重点研究了无线传感器网络支持QoS路由的网络层协议,讨论了路由协议的QoS支持机制,详细分析了两种无线传感器网络QoS路由协议:ReInForM协议和SPEED协议。最后研究了无线传感器网络所特有的能量约束问题,通过研究基于能量约束的路由算法和相关QoS路由算法,本文提出了基于SPEED协议的一种能量约束QoS路由改进算法。针对SPEED路由协议缺乏对无线传感器网络能量受限特点的考虑,采用将能量约束路由算法和SPEED协议的SNGF算法进行结合,改进了SPEED协议对无线传感器网络能量特性的支持。
因此在结合无线传感器网络自身能量受限的特点下,具体研究无线传感器网络各层的QoS相关协议,是今后无线传感器网络协议研究中的一个非常重要和有意义的研究方向。