【摘 要】
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近几年来,无线传感器网络得到了越来越广泛的关注和应用。广播作为无线传感器网络中主要的传输模式,也成为许多国内外学者的研究重点。与传统网络不同,无线传感器网络会受到资源的约束,包括节点通信距离短、能量有限、传输带宽低、节点的处理能力和储存能力有限等。同时,由于网络部署环境的条件恶劣,节点之间的链路往往也不稳定。在设计有关无线传感器网络的算法和协议时需要将这些问题都考虑在内。传统的广播方式容易造成严重
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近几年来,无线传感器网络得到了越来越广泛的关注和应用。广播作为无线传感器网络中主要的传输模式,也成为许多国内外学者的研究重点。与传统网络不同,无线传感器网络会受到资源的约束,包括节点通信距离短、能量有限、传输带宽低、节点的处理能力和储存能力有限等。同时,由于网络部署环境的条件恶劣,节点之间的链路往往也不稳定。在设计有关无线传感器网络的算法和协议时需要将这些问题都考虑在内。传统的广播方式容易造成严重的数据包冗余以及信道冲突和争夺,也就是广播风暴问题。涓流算法作为一种针对无线传感器网络提出的广播调度算法,可以有效减少冗余数据的转发。目前,用于低功耗有损网络的IPV6路由协议(RPL)以及用于低功耗有损网络的多播协议(MPL)都已经使用涓流算法作为消息传播的基本机制。通过采用“polite gossip”策略,涓流算法可以快速传播和更新消息,避免广播风暴。本文中在考虑网络丢包率的基础上,提出了有损网络中涓流算法的分析模型。由于分组丢失会增加流量负载从而造成网络性能降低,因此本文提出了一种用于有损网络的可终止涓流算法。一旦节点无法从一个新邻居接收一致的消息或者持续某个间隔接收到不一致的消息,这个节点将停止持续播放。仿真实验结果表明,即使分组丢失率达到70%,该算法也能将网络更新到99%以上。无线传感器网络中往往传输带宽较低,汇聚节点在收集和下发数据时会出现性能瓶颈。编码缓存技术利用广播“一对多”传输的优势,可以有减少网络带宽的消耗。相比于传统的未编码缓存技术,编码缓存技术不仅能够获得本地缓存增益,而且可以获得全局缓存增益。考虑到某些应用的时延敏感性,也为了实现全局缓存增益最大化,需要设计请求合并的规则。本文中介绍了三种请求合并的规则:第一匹配规则、最佳匹配规则以及τ-阈值匹配规则。最终,本文利用第一匹配规则,实现了基于编码缓存技术的视频直播系统。在系统设计过程中,综合考虑了视频文件处理、服务端队列设计、网络丢包等一系列问题。最终,搭建了包含两个客户端的实际的测试系统,并且缓存放置阶段采用随机的缓存策略。从测试结果来看,相比传统的文件传输技术,我们的系统可以带来明显的缓存增益,即使网络存在丢包的情况下都能取得接近1.3的增益,也就是能节省服务端接近25%的带宽。
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