无线多媒体传感网络中的数据传输方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无线多媒体传感网络中的数据传输方法及系统，包括：分别在传感器节点和移动汇聚节点用QoE参数来代表各类事件对网络资源的QoE需求，将QoE需求作为数据内容的名称；移动汇聚节点临时缓存传感器节点上传的数据内容，当新接收的数据内容的名称和缓存内的名称相同时，丢弃新接收的数据内容，且只有用户端需要的数据内容被发送至用户端。本发明专利技术很好地减少了WMSN中传感器节点的失联概率，增强了网络的稳定性。其次采用的QoE命名机制使得网络上层很容易匹配到需要的信息内容，减少了端到端信息传输时间，展现出了良好网络传输性能，在具有MS的WMSN的环境下具有更优良的适用性。

Data transmission method and system in wireless multimedia sensor network

The invention provides a data transmission method and system, a wireless multimedia sensor network includes: at the sensor node and the mobile sink node using the QoE parameter to represent the various events on the cyber source QoE needs, will demand the name QoE as the data content of the data; mobile sink node to temporarily cache sensor node upload, name and content of new data cache when received within the same data discard new received data content, and only the end user needs to be sent to the client. The invention greatly reduces the loss of connection probability of sensor nodes in WMSN and enhances the stability of the network. Secondly, the QoE naming mechanism makes the upper layer of the network easy to match the required information content, and reduces the end-to-end information transmission time, showing a good network transmission performance. It has better applicability in the environment of MS WMSN.

【技术实现步骤摘要】
无线多媒体传感网络中的数据传输方法及系统
本专利技术涉及数据处理
，具体地，涉及无线多媒体传感网络中基于QoE命名的数据传输方法及系统。
技术介绍
无线多媒体传感器网络(WMSNs)通过大量数据采集方法以及支持各种多媒体应用让城市生活更加丰富多彩。近些年来，WMSN被广泛应用于环境监测，以构建智慧和谐城市的众多应用设施。同无线传感网(WSNs)一样，WMSN的架构通常包含三层，分别为传感器层,汇聚层和基层，来有效地收集环境中无处不在的传感数据。当用户访问WMSN的数据时，基站(BS)、汇聚设备和传感器可视为接入点(AP)。因为每个AP通常固定在一个地理位置，所以只有本地用户可以通过无线连接直接访问WMSN，而远程用户得访问则需要通过卫星、互联网或移动网络的接入。近些年来，为了加强环境监测效率，WSN中允许移动节点设施的加入来聚合各个分布式传感器收集到多媒体传感数据，但是考虑到重新部署大规模移动传感基础设施的高昂代价，许多研究者指出，把固定汇聚节点升级为移动汇聚节点是最简单、有效的方法。尽管移动汇聚节点可以使WSNs从某种程度上摆脱资源约束的限制并且为环境监测提供一种灵活高效的网络形式，但移动汇聚节点的高动态性常导致通信中断，这主要因为其的位置移动可能使其进入无线信号无法覆盖的盲点。而WMSN所执行应用程序服务通常需要更好的用户体验质量(QoE)，因此要求更低的通信中断概率。传统基于TCP/IP协议的WMSNs，数据的重新传输是处理通信中断最有效的方法，但这样一个简单的重传机制并不适用于带有移动汇聚接收器的WMSNs，因为它将延长端到端的通信延迟并且占用更多的通信资源(如通信链路、带宽和内存)。因此，较高的数据包重传几率可能会大大降低用户体验质量。为了提供更有效的数据收集以及满意的服务质量，QoE的监测与控制技术被认为有巨大的使用价值。实际上近些年来，支持各种WMSN应用的基于QoE感知技术已经受到了普遍认可。然而，考虑到TCP/IP传统架构的局限性，网络供应商根据用户需求，不产生增加移动汇聚节点的额外成本，而直接传输数据改善QoE是很难做到的。QoE优化旨在解决网络性能优化的问题，它允许不同用户请求的数据在不同网络资源中传输。因为在WMSNs中每个节点的能量资源都是有限的，所以研究者们通常关注于节能QoS的路由来扩展每个传感器的生命周期。例如，考虑到在包含有大规模多媒体信息的WMSNs中，由于多约束条件的QoS路由规划需要遍历所有路由路径，计算复杂度太高。Spachos等人针对此问题提出了一种并行量子进化算法，该算法可以减少能源消耗，同时保障QoS性能，包括信息传输延迟、网络带宽、抖动率和丢包率。同时，为了提升QoS路由选择的效率，Al-Anbagi等人为WMSNs制定了一种基于倾角的QoS和能源监管的动态路由方案，优化了WMSNs中的转发候选集的选择并且显著延长了网络节点生命周期。然而，事实证明使用单数据包方案改善QoS是一个非最佳策略，因为单包的高复杂度以及语义不完整性，将导致移动汇聚节点转发数据到错误的地址。而理想的方法是把所有这些数据上传到数据中心，然而由于受限于移动汇聚节点的能量限制，上述方法不适用于WMSNs。现阶段，研究人员设计了各种QoS方面的多路复用技术来提高网络带宽资源利用率。较为前沿的方法主要包括雾计算和内容中心网络(CCN)组网方式，其中雾计算适用于快速变化的分布式计算场景，它是一种将云服务部署在网络边缘设备上的新型计算范式。Cardellini提出了一种基于雾计算基础架构的数据流处理(DSP)的分布式QoS感知调度方案，尽管这样的分布式调度策略提高了整个网络的性能和适应性，但其复杂的拓扑结构将导致网络传输链路的不稳定，这将降低应用程序的可用性。用户体验质量(QoE)是一个从QoS延伸而来的概念，用于评估用户对网络性能的综合满意度。Mohammad等人设计了一种基于QoE的雾计算下的物联网资源评估机制，在先前QoE参数与净推荐值(NPS)记录的基础上，来改善当前的QoE。然而不同于雾计算，CCN是一种新型的网络架构，它通过对内容进行命名将内容与网络地址解耦，内容访问者的身份认证、访问权限控制、内容缓存与转发都将基于为内容所取名字。许多研究表明，由于开放的命名规则以及动态缓存原理的应用，CCN扩展性很强。例如，Ren提出了在WSNs中适用的一种轻量级的CCN协议来有效收集传感数据。然而从当前关于CCN和CCN-WSN的研究来看，汇聚节点的移动性依然使WMSNs面临许多困难与挑战。术语解释：QoE：用户体验质量(QualityofExperience)；WSNs:无线传感网络(WirelessSensorNetworks)WMSNs：无线多媒体传感网络(WirelessMultimediaSensorNetworks)；MS-WMSNs:无线多媒体传感网络中的移动汇聚节点；NC：网络演算(NetworkCalculus)；HCNT：分层内容命名结构树(HierarchicalContentNameTree)；QoS：用户服务质量(QualityofService)；CCN：内容中心网络(Content-CentricNetwork)；DSP：数据流处理(DataStreamProcessing)；CS：内容储存器(ContentStore)；PBT：待定请求表(PendingBoostingTable)；FIB：前向转发表(ForwardingInformationBase)；SLA：服务等级协议；(ServiceLevelAgreement)。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种无线多媒体传感网络中的数据传输方法及系统。根据本专利技术提供的一种无线多媒体传感网络中的数据传输方法，包括：数据内容命名步骤：分别在传感器节点和移动汇聚节点用QoE参数来代表各类事件对网络资源的QoE需求，将QoE需求作为数据内容的名称；缓存及转发步骤：移动汇聚节点临时缓存传感器节点上传的数据内容，当新接收的数据内容的名称和缓存内的名称相同时，丢弃新接收的数据内容，且只有用户端需要的数据内容被发送至用户端。优选的，所述数据内容分为请求包和数据包，任何移动汇聚节点接收到请求包后不返回应答包，执行发送数据包以应答请求包、转发该请求包或者进行信息列队管理。优选的，所述数据内容命名步骤包括：分别在传感器节点和移动汇聚节点部署分层内容命名结构树，将数据内容分为用户特征、网络服务以及环境三个领域，每一领域下的参数用对应的字符表示。优选的，所述缓存及转发步骤包括：在网络节点中配置内容存储器、未处理推进表和信息转发表；新接收的数据内容到达网络节点的接口时，先在所述内容存储器中进行匹配，若没有匹配项，则直接发送，否则：新接收的数据内容在所述未处理推进表进行匹配，所述未处理推进表收集不同传感器节点广播的请求包，若有匹配项，则路由器根据未处理推进表中的QoE参数给用户端分配网络资源，将数据包以不同优先级传送给用户端，若没有匹配项，则在所述信息转发表进行匹配；若新接收的数据包在所述信息转发表中有匹配项，则转发请求包至网络节点的其他接口，若新接收的数据包在所述信息转发表中无匹配项，则丢弃。根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线多媒体传感网络中的数据传输方法，其特征在于，包括：数据内容命名步骤：分别在传感器节点和移动汇聚节点用QoE参数来代表各类事件对网络资源的QoE需求，将QoE需求作为数据内容的名称；缓存及转发步骤：移动汇聚节点临时缓存传感器节点上传的数据内容，当新接收的数据内容的名称和缓存内的名称相同时，丢弃新接收的数据内容，且只有用户端需要的数据内容被发送至用户端。

【技术特征摘要】
1.一种无线多媒体传感网络中的数据传输方法，其特征在于，包括：数据内容命名步骤：分别在传感器节点和移动汇聚节点用QoE参数来代表各类事件对网络资源的QoE需求，将QoE需求作为数据内容的名称；缓存及转发步骤：移动汇聚节点临时缓存传感器节点上传的数据内容，当新接收的数据内容的名称和缓存内的名称相同时，丢弃新接收的数据内容，且只有用户端需要的数据内容被发送至用户端。2.根据权利要求1所述的无线多媒体传感网络中的数据传输方法，其特征在于，所述数据内容分为请求包和数据包，任何移动汇聚节点接收到请求包后不返回应答包，执行发送数据包以应答请求包、转发该请求包或者进行信息列队管理。3.根据权利要求2所述的无线多媒体传感网络中的数据传输方法，其特征在于，所述数据内容命名步骤包括：分别在传感器节点和移动汇聚节点部署分层内容命名结构树，将数据内容分为用户特征、网络服务以及环境三个领域，每一领域下的参数用对应的字符表示。4.根据权利要求2所述的无线多媒体传感网络中的数据传输方法，其特征在于，所述缓存及转发步骤包括：在网络节点中配置内容存储器、未处理推进表和信息转发表；新接收的数据内容到达网络节点的接口时，先在所述内容存储器中进行匹配，若没有匹配项，则直接发送，否则：新接收的数据内容在所述未处理推进表进行匹配，所述未处理推进表收集不同传感器节点广播的请求包，若有匹配项，则路由器根据未处理推进表中的QoE参数给用户端分配网络资源，将数据包以不同优先级传送给用户端，若没有匹配项，则在所述信息转发表进行匹配；若新接收的数据包在所述信息转发表中有匹配项，则转发请求包至网络节点的其他接口，若新接收的数据包在所述信息转发表中无匹配项，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍军，李高磊，赵程程，何珊，李建华，郭龙华，陈璐艺，李高勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海鹏越惊虹信息技术发展有限公司，上海鹤优信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31