无线传感器网络的服务质量提升-物联网与传感器技术

1.服务类型

服务类型主要有两种：集成服务类型和区分服务类型。集成服务是指在整个网络中，为某一业务流量保留一定的带宽，为该业务提供一条端到端的透明通道。基本思想是在传送数据之前，根据业务需求进行网络资源预留，从而为数据流提供端到端的服务质量保证。该服务能够在IP网络上提供端到端的保证。但集成服务对路由器的要求很高，当网络中的数据流数量很大时，将受到来自路由器的存储和处理能力的限制。因此，集成服务可扩展性较差，难以在互联网服务质量核心网络实施。区分服务定义了一种可以在互联网上实施可扩展的服务分类，是一种基于每一跳的策略。区分服务的基本思想是将用户的数据流按照服务质量要求来划分等级，任何用户的数据流都可以自由进入网络。当网络出现拥塞时，级别高的数据流有更高的优先权。区分服务只承诺相对的服务质量，而不对任何用户承诺具体的服务质量指标。因此区分服务模型和集成服务模型由于比较复杂而经常不适用于无线传感器网络，而跨层结构比分层结构更有助于设计出简单的传感网模型。

2.服务质量算法

服务质量算法有很多种，可以有基于流量类型、数据传输模式、传感器类型、应用业务类型以及包的容量等服务质量算法，如何根据业务需要合理地进行流量区分，如何控制不同类型流量的网络资源分配以获得最大的资源利用是关键。

对于服务质量集成与度量和服务体系，需要研究怎样将无线传感器网络和基于IP的网络综合起来，如许多业务服务质量需要从传感器节点收集数据，并传送到互联网中的一个服务器上，以开展进一步的分析，或者用户会通过互联网来向汇聚节点提出请求，需要研究如何让同时运行于两种网络之上的业务获得服务的无缝结合；以数据为中心、面向应用的传感器网络以非端到端数据传输为主，需要体现一对多、多对一或多对多的通信模式。

关于实时、可靠和自适应的服务质量问题，传感器网络高度冗余的数据可提高数据传输的可靠性，但会消耗过多的能量。存储资源数据融合可有效减少数据冗余，并节省能量，但又会增加传输延迟；通过理论分析或者仿真试验寻找一种最优的自适应服务质量平衡机制非常重要；节点活动性调度是节约网络能耗和延长网络生存期的有效办法。

3.跨层优化(www.xing528.com)

无线链路在衰落、干扰和噪声等因素作用下信道质量的波动，能量控制策略下节点工作状态的转变，节点增减或移动带来的网络拓扑变化，都需要把物理层的信号质量及时通知MAC层，MAC层也需要及时与网络层、传输层以及应用层进行信息交互。传统分层协议体系体现了“开放”和“互连”，但在面向应用且资源受限的传感器网络中，并不是最优的方式。要考虑网络各层间的相关性，实施基于跨层优化的服务质量机制，最大限度地利用有限资源，并在效率、开销、可靠性和可扩展方面求得平衡。

1）数据传播与服务质量控制机制。要考虑协议是否具有优先级，当超负载或在一个高动态的网络中网络能否发送具有高优先级的数据等；无线传感器网络能提供什么样的非端到端服务，传统的、尽最大努力的、有保证的、区分的服务能否在新的条件下适用等。传感器有时会过度地发送一些数据，有时也会发送一些不充分的数据，既达不到应用的要求，又浪费了宝贵的能源。因此，需要一些集中式或分布式的服务质量控制机制。

2）端到端、能量与聚合性服务质量参数的支持。尽管在无线传感器网络中，这些不是主要关心的，但在某些情况下，它们仍可以适用，而且在某些极端的情况下，研究服务质量的局限性是很有意义的。

利用聚合性服务质量参数为3种数据传输模式提供一些支持是很有意义的，需要研究的是怎样区分这样的机制与传统网络的机制。

无线传感器网络的数据冗余性可以极大地提高信息的可靠性，然而它消耗极大的能源来传输这些数据。若引入数据融合技术，则可以有效降低数据冗余性，提高能源利用率，但可能导致时延。通常采用折中的服务质量方案，从而可能得到较理想的系统特性。