基于应用任务的无线传感器网络QoS MAC研究

admin · 发表于 2025-5-22 11:03:01

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基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）面向具体应用和传感器节点既传输又处理信息的显著特点，本文将WSNs中所有节点都看作处于不同层次的sink节点，并通过对WSNs应用的语义描述构建任务模型，来实现sink与传感器节点在传输和处理对象上的一致性。在此基础上将该模型与MAC协议相结合，研究基于应用任务的QoS MAC算法。在WSNs应用任务模型的研究中，首先提出了语义描述的任务模型三层框架结构，将其作为语义任务描述通信协议及体系结构的基础。其中由数据表示层实现对传感器节点及原始感知数据等基本语义元素的描述；本体层从面向应用的角度通过构建任务本体来规范描述传感器节点、应用信息以及服务质量之间的关系；语义处理层为本体层加入丰富的规则描述，并实现相应的推理，为网络的传输控制提供接口。并主要讨论了面向应用任务的服务质量和任务模型在WSNs传输控制中的主要功能。在任务和MAC协议相结合的研究中，首先针对单一物理量周期性收集应用建立任务模型，并使用protégé，JESS等工具完成相应推理验证。随后在此基础上提出了基于应用任务(Task-based, TB)的QoS MAC，TB-MAC通过任务模型所提供的逻辑控制接口来控制各节点的接入，使面向数据传输的MAC转变为面向任务传输的MAC。TB-MAC中簇头（上层sink）首先广播任务，接收到广播且能部分或全部完成任务的节点采用竞争方式发送应答，簇头确定参与任务执行的节点及各节点的TDMA发送时序。由于簇头进行了任务协商，使得参与任务的节点能够有效地去除节点数据间的冗余性，提高网络的性能。仿真结果显示，TB-MAC具有良好的时延及节能特性，并提供了区分优先级的QoS保证。

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