无线传感器网络的服务质量保障系统的制作方法

专利名称：无线传感器网络的服务质量保障系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种网络系统的QoS保障技术，确切地说，涉及一种无线传感 器网络的服务质量保障系统，属于无线自组织网络系统技术领域。
背景技术：
无线传感器网络是由美国国防部高级研究计划局DARPA为军事应用而首 先发起研究的，并在1998年9月被House Science Committee评价为美国的重 大科技突破。为了保证美国在这一先进技术领域的优势地位，DARPA和美国自 然科学基金委员会NSF先后制定了中长期研发计划。中国无线传感器网络的理 论和算法研究的起步比发达国家至少晚了 3年，但从2002年开始，由国家自然 科学基金的引导，在国内掀起了 一个理论研究的高潮，尤其是在2005年的CNGI 项目指南的引导下，国内对无线传感器网络的研究热情空前高涨。目前无线传 感器网络已成为网络通信和信息处理领域的研究热点之一，并且正步入一个高 速发展的上升时期，几乎所有大学和相关企业的机构都将其投入到研发计划中。
随着无线传感器网络理论研究和实际应用的不断深入，人们对无线传感器 网络提出越来越高的服务质量要求。但是，无线传感器网络本身所固有的复杂 性、以及人们对无线传感器网络提供服务的多样性的不同需求等因素，都使得 在无线传感器网络中提供服务质量保障的相关技术提出了新的挑战。
目前，对无线传感器网络服务质量保障技术的系统研究还比较少，大多数 研究的思路仍是借鉴传统互联网的研究成果，仍然停留在单纯对网络协议和算 法的改进上，其评价指标也大多沿用传统网络的度量属性，例如时延、抖动、 丢包率、吞吐量、公平性等，这种方法不仅导致系统的可移植性差，导致服务 质量保障技术的研究处于一种割裂的状态，缺乏系统化的解决方案；而且，不 可避免地导致理论研究成果的实际性能劣化，无法满足对网络性能以及服务质 量要求较高的需求。
因此，作为一个崭新的研究课题-无线传感器网络的服务质量的保障技术，
国内外的研究基本上都还处于起步阶段。下面简要说明目前这方面的研究进展
(1) 无线传感器网络仿真系统计算机仿真的意义是通过^^莫拟无线传感器 网络的运行，分析网络协议和节点配置等信息对网络服务质量的支持。目前主 要的无线传感器网络仿真平台有俄玄俄州立大学和伊利诺斯大学联合开发的 J-Sim (原称JavaSim )，荷兰Twente大学开发的EWSNSim，巴西UFMG大学 开发的Mannasim，浙江大学工业控制技术国家重点实验室开发的WSNSim和 美国Crossbow公司的Tossim等。其中Tossim、 EWSNSim是针对专用的无线 传感器网络系统，其他则是一些通用平台。
这些仿真平台是在网络仿真器(NS-2或OMNet++)基础上对传感器网络 的仿真进行了扩展，或者是利用Java或C射吾言对仿真平台进行了重写。它们 实现了对传感器网络一些协议的建模和仿真，并且允许用户使用脚本语言或编 程对仿真平台进行扩展。但是，它们都没有考虑到无线传感器网络特有的应用 相关性的特点，其仿真的主要目的仍是关注节点之间端到端的网络传输时延、 带宽等测量对象，而没有对服务质量参数进行本质描述。
(2) 无线传感器网络管理系统无线传感器网络管理系统也是目前人们关 注相对较少的领域之一。其中，巴西科4纹展委员会资助的SensorNet项目提 出了一种无线传感器网络管理框架，主要由管理层、管理功能区域和管理功能 性三个管理角度构成。新加坡国立大学计算机学院无线传感器网络组也提出T 其定义的无线传感器网络管理体系结构和框架，认为定义一个通用的无线传感 器网络管理体系结构和框架，必须包括无线传感器网络的内在性和外在性内 在性主要涉及到数据收集、数据控制、数据监控的管理；外在性主要考虑管理 异构的无线传感器网络，同时还要建立一个兼容简单网络管理协议(SNMP) 的外部无线传感器网络管理框架。
上述这些研究成果提出了无线传感器网络管理的体系结构及其完成的管理 功能，但是其主要工作大都只是提出了管理系统的框架设计，而并非一个真正
可以实际应用的平台，并且没有进一步提供其应有的网络控制功能。
综上所述，无线传感器网络服务质量保障技术的研究有助于提升网络的性 能，并进一步促进无线网络的实际应用。但是，目前无线传感器网络服务质量 领域的研究仍处于起步阶段，大多数研究思路仍是沿用传统网络的研究成果， 仍停留在单纯对网络协议和算法的修补上，缺乏系统化的解决方案。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种无线传感器网络的服务质量保障系统， 该系统能够较好地解决现有技术的多种缺陷和局限，依靠该系统中的无线传感 器网络服务质量保障平台的软件功能模块，创新地实现了对网络性能参数的实 际测量，获取真实的网络信息，再依据服务质量评估体系对网络协议进行评价，
并给出进一步优化控制协议的依据；此外，该平台不仅能够通过测量获得网络 性能参数，而且提供了一套基于反馈机制的自适应服务质量管理机制，从而能 够更加有效地保证无线传感器网络的^^务质量。
为了达到上述目的，本发明提供了一种无线传感器网络的服务质量保障系 统，包括分布在设定地点或空间的多个无线传感器节点组成的无线传感器网 络，利用IP网络或其它通信网络与所述无线传感器网络进行通信交互的用户控 制服务器；其特征在于
该系统还设有采用无线或有线方式与无线传感器网络进行通信交互、实 施网络服务质量控制和管理的服务质量保障平台，该服务质量保障平台设有服 务质量评估、服务质量控制、服务质量管理三个软件功能模块和连接所述无线 传感器网络的网^#口与人机交互接口；其中
服务质量管理模块，采用被动/主动的网络测量方法获取无线传感器网络的 实际性能参数，以供服务质量评估模块模拟演练网络性能并作为进行评估的基 础5
服务质量评估才莫块，作为该服务质量保障平台的控制中心，其功能是根据 无线传感器网络测量的实际性能参数，通过在线仿真和演练而实时判断当前无
线传感器网络的性能，并评估该无线传感器网络能否满足当前应用的服务质量
需求；如果不能满足要求，则根据服务质量参数与网络性能参数之间的映射关 系，判断影响服务质量的关键因素，并形成网络调整的初步方案，递交给服务 质量控制模块；
服务质量控制模块，用于对服务质量进行记录、管理和策略调整根据评 估结果和网络调整的初步方案，选择相应的调整策略及其对应的控制参数后， 通过网络接口把调整参数远程传输给无线传感器节点；
连接无线传感器网络的网络接口 ，包括网络性能参数输入接口和网络控制 参数输出接口 ，分别用于对各个无线传感器节点实现网络资源使用状况的监测 与统计，以及对该无线传感器网络资源的控制与调整；
人机交互接口 ，用于网络管理人员对该无线传感器网络的服务质量进行监 视、控制和管理。
所述服务质量评估模块设有三个功能单元网络模拟演练单元、应用产生 单元和服务质量参数与网络参数映射单元，以及三个接口网络性能参数接收 接口、网络控制参数发送接口与人机交互接口，其中
应用产生单元，用于生成包括事件驱动、查询驱动、连续流应用的各类典 型应用，以及每类应用要求的服务质量参数，并将生成结果作为应用源输入到 网络模拟演练单元中；
服务质量参数与网络参数映射单元，用于建立这两个参数之间对应关系的 数学模型，当某种服务质量参数受到多项网络参数的影响时，要分另ij给这些网
络参数分配相应的不同权值；该映射单元将这两个参数之间的映射结果输入到 网络模拟演练单元中，用作判断无线传感器网络是否满足应用服务质量要求的 依据；
网络模拟演练单元，作为该评估模块的核心，该单元通过网络性能参数接 收接口接收来自服务质量管理模块的实测网络性能参数，以模拟演练无线传感 器网络的运行，并根据服务质量参数和网络性能参数之间的对应关系判断网络 能否满足应用的质量要求；如果不能满足要求，则该模块判断影响服务质量的
关键因素的网络性能参数，并生成用于调整的网络控制参数，再通过网络控制 参数发送接口将这些控制参数传递到服务质量控制模块。
所述网络模拟演练单元是一个基于NS-2网络仿真器而进行相应修改、以适 应无线传感器网络以数据为核心的开放式的通用平台，该单元不仅能够作为对 已经部署到无线传感器网络中的通信协议进行调整的依据，还能够用作验证各 类无线传感器网络通信协议性能的测试床，以便能够更快、更真实地发现现有 协议的优缺点，有针对性地对其进行改进。
所述服务质量控制模块设有网络控制策略单元和三个接口 网络控制参数 接收接口 、网络调整参数输出接口与人机交互接口 ，网络控制策略单元根据评 估模块发送来的网络控制参数，通过藉由人机交互接口输入的相应控制策略进 行处理后，产生的网络调整参数通过平台的网络接口输出到各个传感器节点。
所述网络控制策略单元产生的网络调整参数是分别针对设定的某个传感器 节点、某个集合内的传感器节点或全部传感器节点进行相应调整的调整参数， 该网络调整参数包括下述内容
节点的工作周期，通过使传感器节点工作周期缩短或延长，改变传感器节 点的能量消耗速度，从而改变无线传感器网络的覆盖度，并调整传感器输出数 据到达传感器网关的时延；
节点的发射功率，用于主动改变网络的通畅程度，进而改变无线传感器网 络的拓朴结构，并迫使传感器节点重新选择传递路径，使网络实现负载均衡；
数据分发策略，用于突出传感器节点选路中服务质量权值高&参数，从而 保证这些数据参数在传感器节点路由过程中具有高优先度；
节点发送数据的频率，用于调整传感器节点发送数据的数量和各数据之间 的时延，以满足不同的应用需求；
节点緩沖区的空间，通过改变传感器节点緩沖区的空间大小，以避免因数 据拥塞而被丢失的概率；
节点的数据聚集策略，用于在数据交汇点调整数据聚集时所消耗的能量与 聚集策略，以满足网络中相关性数据聚集时的能量开销要求。
所述网络控制策略单元是采用包括在线编程、系统映像下载、或基于代理 的调整方式对传感器节点实现动态调整。
所述服务质量管理模块设有两个功能单元网络性能参数测量单元和网络
性能参数数据库，以及三个接口网络性能参数接收接口、网络性能参数发送 接口与人机交互接口，其中
网络性能参数测量单元，用于根据服务质量保障平台的要求，按照可变周 期采集包括网络拓朴、当前路由策略、平均链路时延、节点的剩余能量、緩沖 区空间大小、传输半径和定位信息的无线传感器网络和节点的性能参数，并将 采集来的信息存贮于网络性能参数数据库；
网络性能参数数据库，用于存储网络性能参数测量单元传送来的无线传感 器网络和节点的性能参数，以供服务质量评估模块的查询；
人机交互接口 ，作为该服务质量管理模块向用户提供的可视化管理窗口 ， 用于直观显示当前无线传感器网络的包括拓朴架构、平均能量、各个节点的相 关参数的各种信息。
所述服务质量管理模块进一步包括下述功能藉由宏观无线传感器网络系 统和微观各个传感器节点的角度，采用可视化方式展示当前网络和节点的各种 不同状态；能够测量网络、节点和路径的信息，且在测量过程中，能够通过基 于内容的过滤器快速获得所需要的数据；且具有扩展性和通用性，该服务质量 管理模块能够扩展应用于各类传感器网络，并适用于各种不同的传感器节点类 型》
本发明无线传感器网络的服务质量保障系统的技术创新点是提出并开发了 一个结构完整的无线传感器网络服务质量保障平台，该平台结构简单、易于实 现，便于控制，它是基于实际测量所获得的真实的网络性能参数，通过已定义 的服务质量评估体系对无线传感器网络的各种性能参数对服务质量的保障程度 进行分析，得出影响网络服务质量的主要因素，进而对无线传感器网络和传感 器节点的行为进行控制和调整。该服务质量保障系统不仅可以用于对无线传感 器网络的服务质量进行在线评估，也可以用作未来新出现的无线传感器网络协
议算法的验证和改进，具有很好的推广应用前景。


图1是本发明无线传感器网络的服务质量保障系统的结构组成示意图。
图2是服务质量评估模块内部功能单元组成架构示意图。 图3是服务质量控制模块内部功能单元组成架构示意图。 图4是服务质量管理模块内部功能单元组成架构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作 进一步的详细描述。
参见图1 ，介绍本发明无线传感器网络的服务质量保障系统的组成结构， 该系统包括分布在设定地点或空间的多个无线传感器节点组成的无线传感 器网络，利用IP网络或其它通信网络与所述无线传感器网络进行通信交互 的用户控制服务器，以及创新设计的服务质量保障平台；该支持多应用的通 用无线传感器网络服务质量保障平台是根据服务质量保证的需求，采用无线 或有线方式与无线传感器网络进行通信交互，对无线传感器网络实施网络服 务质量评估、控制和管理的设备。该服务质量保障平台设有三个软件功能模 块服务质量评估模块、服务质量控制模块和服务质量管理模块，以及连接 无线传感器网络的网络接口与人机交互接口 ，能够自动雄护和管理自己的运 行。其中
服务质量管理模块，釆用被动/主动的网络测量方法获取无线传感器网络的 实际性能参数，以供服务质量评估模块模拟演练网络性能并作为评估的基础；
服务质量评估模块，作为该服务质量保障平台的控制中心，其功能是根据 来自服务质量管理^f莫块的无线传感器网络测量的实际性能参数，通过在线仿真 和演练而实时判断当前无线传感器网络的性能，并评估该无线传感器网络能否 满足当前应用的服务质量需求；如果不能满足要求，则根据服务质量参数与网
络性能参数之间的映射关系，判断影响服务质量的关键因素，并形成网络调整
的初步方案，递交给服务质量控制模块；
服务质量控制模块，用于对服务质量进行记录、管理和策略调整根据评 估模块输出的评估结果和网络调整的初步方案，选择相应的网络调整策略及其 对应的控制参数后，通过网络接口把网络调整参数远程传输给无线传感器节点；
连接无线传感器网络的网络接口 ，包括网络性能参数输入接口和网络控制 参数输出接口，分别用于对各个无线传感器节点实现网络资源使用状况的监测 与统计，以及对该无线传感器网络资源的控制与调整；
人机交互接口 ，用于网络管理人员对该无线传感器网络的服务质量进行监 视、控制和管理。
下面具体介绍本发明系统中服务质量保障平台的各功能模块的结构组成 参见图2，介绍服务质量评估模块中的三个功能单元网络模拟演练单元、
应用产生单元和服务质量参数与网络参数映射单元，以及三个接口网络性能
参数接收接口、网络控制参数发送接口与人机交互接口，其中
应用产生单元用于生成各类典型应用，包括事件驱动、查询驱动、连续流
应用等，以及每类应用要求的服务质量参数，并将生成结果作为应用源输入到
网络模拟演练单元中。
服务质量参数与网络参数映射单元用于建立这两个参数之间直接对应关系 的数学模型，当某种服务质量参数受到多项网络参数的影响时，要分别给这些 网络参数分配相应的不同权值，即该数学模型是非线性才莫型。该映射单元将这 两个参数之间的映射结果输入到网络才莫拟演练单元中，用作判断无线传感器网 络是否满足应用服务质量要求的依据。
网络模拟演练单元是服务质量评估模块的核心，该单元通过网络性能参数 接收接口接收来自服务质量管理模块的实测网络性能参数，以模拟演练无线传 感器网络的运行，并根据服务质量参数和网络性能参数之间的对应关系判断网 络能否满足应用的质量要求；如果不能满足要求，则该;溪块判断影响服务质量 的关键因素的网络性能参数，并生成相应的用于调整的网络控制参数，再通过
网络控制参M送接口将这些控制参数传递到服务质量控制模块。
网络模拟演练单元是一个基于NS-2网络仿真器而进行相应修改、以适应无
线传感器网络以数据为核心的开放式的通用平台，该单元不仅能够作为对已经 部署到无线传感器网络中的通信协议进行调整的依据，还能够用作验证各类无 线传感器网络通信协议性能的测试床，以便能够更快、更真实地发现现有协议 的优缺点，有针对性地对其进行改进。
参见图3,介绍服务质量控制模块设置的网络控制策略单元和三个接口 网络控制参数接收接口、网络调整参数输出接口与人机交互接口，网络控制策 略单元根据服务质量评估模块发送来的网络控制参数，通过藉由人机交互接口 输入的相应控制策略进行处理后，产生的网络调整参数通过平台的网络接口输 出到各个传感器节点。
网络控制策略单元产生的网络调整参数是分别针对设定的某个传感器节 点、某个集合内的传感器节点或全部传感器节点进行相应调整的调整参数，该 网络调整参数包括下述具体内容
① 节点的工作周期通过4吏得传感器节点工作周期的缩短或延长，改变传 感器节点的能量消耗速度，从而改变无线传感器网络的覆盖度，并调整传感器 输出数据到达传感器网关的时延；
② 节点的发射功率用于主动改变网络的通畅程度，进而改变无线传感器 网络的拓朴结构，并迫使传感器节点重新选择传递路径，使网络实现负载均衡；
③ 数据分发策略用于突出传感器节点选路'中服务质量权值高的参数，从 而保证这些数据参数在传感器节点路由过程中具有高优先度；
节点发送数据的频率用于调整传感器节点发送数据的数量和各数据之 间的时延，以满足不同的应用需求；
⑤ 节点緩沖区的空间通过改变传感器节点緩冲区的空间大小，以避免因 数据拥塞而被丢失的概率；
⑥ 节点的数据聚集策略用于在数据交汇点调整数据聚集时所消耗的能量 与聚集策略，以满足网络中相关性数据聚集时的能量开销要求。
为了对传感器节点的各个工作参数进行动态调整，网络控制策略单元是采 用在线编程、系统映像下载和基于代理的调整方式对传感器节点实现动态调整。
参见图4，介绍服务质量管理模块设置的两个功能单元网络性能参数测 量单元和网络性能参数数据库，以及三个接口网络性能参数接收接口、网络 性能参凄iJL送接口与人才几交互4姿口 。
网络性能参数测量单元是根据服务质量保障平台的要求，按照可变周期采 集无线传感器网络和节点的性能参数，包括网络拓朴、当前路由策略、平均链 路时延、节点的剩余能量、緩冲区空间大小、传输半径和定位信息等，并将采 集来的信息存贮于网络性能参数数据库；
网络性能参数数据库是用于存储网络性能参数测量单元传送来的无线传感 器网络和节点的性能参数的存储空间，以供服务质量评估;漠块的查询；
人机交互接口是该服务质量管理模块向用户提供的可视化管理窗口 ，用于 直观显示当前无线传感器网络的包括拓朴架构、平均能量、各个节点的相关参 数的各种信息。
服务质量管理模块进一步包括下述功能特点
① 可视化藉由宏观无线传感器网络和微观各传感器节点的角度，采用可 视化方式展示当前网络和节点的各种不同状态；
② 可测量能够测量网络、节点和3各径的信息；
③ 过滤器测量过程中能通过基于内容的过滤器快速获得所需的数据； 通用型该服务质量管理模块能扩展'应用于各类传感器网络和各种不同
的传感器节点类型；
可扩展服务质量管理模块不依赖于具体的节点类型。
本发明系统中的服务质量保障平台已经由申请人采用基于Java程序语言的
技术，进行了实施试验。其中的核心工作是服务质量评估模块中的网络模拟演
练单元的设计与实现。
该网络模拟演练单元是采取基于NS-2网络仿真器的方式实现的。NS-2网
络仿真器可以很好地模拟离散时间序列的网络行为，但是，因为它只是一个端
到端网络的模拟器，为此对其做了改进，并将一些常用的路由协议、MAC协议、 数据汇聚算法和定位算法等都移植入网络模拟演练单元，用于评估这些传输协 议和算法对网络服务质量的影响。
众所周知，网络的服务质量最终取决于网络的路由、MAC等通信协议的设 计。因此申请人配合本发明系统的应用，还设计了一种基于服务质量参数与网 络参数之间映射关系的模块化的路由协议，该协议采取模糊逻辑判断的方法预 测网络的变化趋势，自动调整自己的路由策略。该协议的试验和验证都是基于 网络模拟演练单元进行试验和实施的。实验结果表明，本发明的实施试验是成 功的，无线传感器网络的服务质量保障系统中的服务质量保障平台能够实现发 明目的和完成预订的设计任务。
权利要求
1、一种无线传感器网络的服务质量保障系统，包括分布在设定地点或空间的多个无线传感器节点组成的无线传感器网络，利用IP网络或其它通信网络与所述无线传感器网络进行通信交互的用户控制服务器；其特征在于该系统还设有采用无线或有线方式与无线传感器网络进行通信交互、实施网络服务质量控制和管理的服务质量保障平台，该服务质量保障平台设有服务质量评估、服务质量控制、服务质量管理三个软件功能模块和连接所述无线传感器网络的网络接口与人机交互接口；其中服务质量管理模块，采用被动/主动的网络测量方法获取无线传感器网络的实际性能参数，以供服务质量评估模块模拟演练网络性能并作为评估的基础；服务质量评估模块，作为该服务质量保障平台的控制中心，其功能是根据无线传感器网络测量的实际性能参数，通过在线仿真和演练而实时判断当前无线传感器网络的性能，并评估该无线传感器网络能否满足当前应用的服务质量需求；如果不能满足要求，则根据服务质量参数与网络性能参数之间的映射关系，判断影响服务质量的关键因素，并形成网络调整的初步方案，递交给服务质量控制模块；服务质量控制模块，用于对服务质量进行记录、管理和策略调整根据评估结果和网络调整的初步方案，选择相应的调整策略及其对应的控制参数后，通过网络接口把调整参数远程传输给无线传感器节点；连接无线传感器网络的网络接口，包括网络性能参数输入接口和网络控制参数输出接口，分别用于对各个无线传感器节点实现网络资源使用状况的监测与统计，以及对该无线传感器网络资源的控制与调整；人机交互接口，用于网络管理人员对该无线传感器网络的服务质量进行监视、控制和管理。
2、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于所述服务质量评估模块设有 三个功能单元网络模拟演练单元、应用产生单元和服务质量参数与网络参数 映射单元，以及三个接口网络性能参数接收接口、网络控制参数发送接口与 人机交互接口，其中应用产生单元，用于生成包括事件驱动、查询驱动、连续流应用的各类典 型应用，以及每类应用要求的服务质量参数，并将生成结果作为应用源输入到 网络模拟演练单元中；服务质量参数与网络参数映射单元，用于建立这两个参数之间对应关系的 数学模型，当某种服务质量参数受到多项网络参数的影响时，要分別给这些网 络参数分配相应的不同权值；该映射单元将这两个参数之间的映射结果输入到 网络模拟演练单元中，用作判断无线传感器网络是否满足应用服务质量要求的依据；网络模拟演练单元，作为该评估模块的核心，该单元通过网络性能参数接 收接口接收来自服务质量管理模块的实测网络性能参数，以模拟演练无线传感 器网络的运行，并根据服务质量参数和网络性能参数之间的对应关系判断网络 能否满足应用的质量要求；如果不能满足要求，则该模块判断影响服务质量的 关键因素的网络性能参数，并生成用于调整的网络控制参数，再通过网络控制 参数发送接口将这些控制参数传递到服务质量控制模块。
3、 根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述网络模拟演练单元是一 个基于NS-2网络仿真器而进行相应修改、以适应无线传感器网络以数据为核 心的开力丈式的通用平台，该单元不仅能够作为对已经部署到无线传感器网络中 的通信协议进行调整的依据，还能够用作验证各类无线传感器网络通信协议性 能的测试床，以便能够更快、更真实地发现现有协议的优缺点，有针对性地对 其进行改进。
4、 根据权利要求l所述的系统，其特征在于所述服务质量控制模块设有 网络控制策略单元和三个接口网络控制参数接收接口、网络调整参数输出接 口与人机交互接口 ，网络控制策略单元根据评估模块发送来的网络控制参数， 通过藉由人机交互接口输入的相应控制策略进行处理后，产生的网络调整参数 通过平台的网络接口输出到各个传感器节点。
5、 根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述网络控制策略单元产生 的网络调整参数是分别针对设定的某个传感器节点、某个集合内的传感器节点 或全部传感器节点进行相应调整的调整参数，该网络调整参数包括下述内容节点的工作周期，通过使传感器节点工作周期缩短或延长，改变传感器节 点的能量消耗速度，从而改变无线传感器网络的覆盖度，并调整传感器输出数 据到达传感器网关的时延；节点的发射功率，用于主动改变网络的通畅程度，进而改变无线传感器网 络的拓朴结构，并迫使传感器节点重新选择传递路径，使网络实现负载均衡；数据分发策略，用于突出传感器节点选路中服务质量权值高的参数，从而 保证这些数据参数在传感器节点路由过程中具有高优先度；节点发送数据的频率，用于调整传感器节点发送数据的数量和各数据之间 的时延，以满足不同的应用需求；节点緩沖区的空间，通过改变传感器节点缓冲区的空间大小，以避免因数 据拥塞而 一皮丢失的相克率；节点的数据聚集策略，用于在数据交汇点调整数据聚集时所消耗的能量与 聚集策略，以满足网络中相关性数据聚集时的能量开销要求。
6、 根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于所述网络控制策略单元 是采用包括在线编程、系统映像下载、或基于代理的调整方式对传感器节点实 现动态调整。
7、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述服务质量管理冲莫块i殳有 两个功能单元网络性能参数测量单元和网络性能参数数据库，以及三个接口 网络性能参数接收接口、网络性能参M送接口与人机交互接口，其中网络性能参数测量单元，用于根据服务质量保障平台的要求，按照可变周 期采集包括网络拓朴、当前路由策略、平均链路时延、节点的剩余能量、緩冲 区空间大小、传输半径和定位信息的无线传感器网络和节点的性能参数，并将 采集来的信息存贮于网络性能参数数据库；网络性能参数数据库，用于存储网络性能参数测量单元传送来的无线传感 器网络和节点的性能参数，以供服务质量评估模块的查询；人机交互接口 ，作为该服务质量管理模块向用户提供的可视化管理窗口 ， 用于直观显示当前无线传感器网络的包括拓朴架构、平均能量、各个节点的相 关参数的各种信息。
8、根据权利要求1或7所述的系统，其特征在于所述服务质量管理模块 进一步包括下述功能藉由宏观无线传感器网络系统和微观各个传感器节点的 角度，采用可视化方式展示当前网络和节点的各种不同状态；能够测量网络、 节点和^各径的信息，且在测量过程中，能够通过基于内容的过滤器快速获得所 需要的数据；且具有扩展性和通用性，该服务质量管理模块能够扩展应用于各 类传感器网络，并适用于各种不同的传感器节点类型。
全文摘要
一种无线传感器网络的服务质量保障系统，包括无线传感器网络，与无线传感器网络进行通信交互的用户控制服务器和实施网络服务质量控制和管理的服务质量保障平台。该服务质量保障平台设有服务质量评估、服务质量控制、服务质量管理三个功能模块和连接无线传感器网络的网络接口与人机交互接口。服务质量保障平台结构简单、易于实现，便于控制，它通过目前的服务质量评估体系分析影响无线传感器网络服务质量的各种性能参数，找出其中的关键因素，进而对传感器网络和节点的行为进行控制和调整。该服务质量保障系统不仅可用于对无线传感器网络的服务质量进行在线评估，也可用作未来的无线传感器网络协议算法的验证和改进，具有很好的推广应用前景。
文档编号H04L29/06GK101364951SQ20081022337
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者彪 任, 卢美莲, 周方圆, 雷 张, 乐 田, 程时端, 谢东亮, 强 邓 申请人:北京邮电大学