基于ZigBee协议的无线传感器网络服务质量的研究

作者：时间：2013-01-14 来源：网络收藏

3．2 无线传感器网络的QoS特点
目前无线传感器网络QoS的特点：1)简单易用；2)调节不均衡流量；3)处理冗余数据；4)适应网络的动态性及延展性；5)适应多种网络流量类型。
这是由于传感器节点无法更换或补充能量，因此节点自身能源是最重要的限制条件。由此传感器节点只能支持比较简单易用的QoS机制。应用中大量的传感器节点产生的数据只由少量的汇聚节点来处理。由于业务要求的不同，不同时候的网络流量可能相差很大。QoS机制能选择合适的路由来调节不均衡流量。在无线传感器网络中，大量的传感器节点监测同一个目标，可能会在网络中传输大量的冗余数据，造成网络拥塞。QoS机制能减少由此导致的延迟。传感器节点状态变化、移动或失效，无线通信链路不稳定以及新节点的加入都可能导致网络拓扑变化。

4 基于ZigBee协议的WSN服务质量评价机制
目前，对无线传感器网络QoS机制的研究成果较少，如何最大化网络资源利用率、降低节点功耗、在节点失效(如能量耗尽)或状态转换时，仍然能够满足网络应用的服务质量请求是特别值得关注的问题。ZigBee协议符合无线传感网络所需的全部特征，但其标准还不够完善，实现的成本还较高。结合ZigBee协议的组成、通信特点和无线传感器网络的QoS特点，比对传统网络的QoS。分析认为研究ZigBee协议的WSN服务质量评价机制主要是围绕数据监测与传输的可靠性、实时性、包投递率、网络有效性以及特殊应用服务质量等几个方面考虑进行的。所以可以从吞吐量、丢包率、延迟、流量拥塞等方面研究适用于ZigBee协议Qos评价机制。
1)吞吐量：指一项服务从网络入口到出口的平均经过时间。就是网络的有效带宽，定义为物理链路的比特率减去各种传播技术带来的额外开销，即每秒钟传输的用户数据的字节数，它是在某个时间间隔内测试得到的，每个传输方向由各自的吞吐量分别衡量。
2)丢包率：用于测量丢失或错乱信息分组数占整个发送信息分组数的百分比。
3)延迟：指一项服务从网络入口到出口的平均经过时间，包括传输延迟和交换延迟。传输时延迟是数据在两个参考结点之间传播所经历的时间，与所使用的传输媒体和传输距离有关；交换延迟由固定部分和可变部分组成，固定部分叫固定交换延迟，可变部分叫排队延迟，由网络中的排队队列和服务方式决定。
4)延迟抖动：同一条数据流中信息分组的传输延迟的差异。抖动主要是由于业务流中相继分组的排队等候时间不同引起的，是对服务质量影响最大的一个问题5)拥塞：当网络在传输过程中存在过多的数据包时，网络的性能就会下降，这种现象称为拥塞。
我们可以结合在无线传感器网络中QoS度量，来选用以下几个参数作为评价机制的考量：
1)带宽及带宽分配率。针对不同业务的需要，使用不同的QoS策略分配。
2)网络延迟。通常等于分级处理延迟、排队延迟、传输延迟、处理延迟，延迟其有很大的不确定性。随着网络的各个传感器节点的不同。网络部署环境的不同而改变。
3)网络有效性。整个网络采取何种路由算法，才能使整个网络生命周期最大化。
4)分组丢失率。在一定时间间隔内，等于丢失的分组与传输的分组数的比值。在无线传感器网络中，某些特殊业务要求极低的分组丢失率。
5)延迟抖动。分组的第1位数据离开传感器节点与分组的最后一位到达汇聚节点的时间间隔的变化。
6)误码率。无线通信自身易造成较大的误码率。除此之外。在无线传感器网络中，误码率还与通信链路相邻节点之间的距离和节点的有效缓冲大小密切相关。

5 结束语
目前无线传感器网络的服务质量的评价机制，仍在研究阶段。本文结合无线传感器网络及ZigBee协议的组成、通信特点，比对传统网络的QoS评价机制，分析研究适用于基于ZigBee协议的无线传感器网络的QoS的评价机制。具体的算法仍在试验中，希望本文能为无线传感器网络的QoS评价机制研究提供帮助。