基于數(shù)據(jù)壓縮與擁塞控制的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)研究.pdf

1、在當(dāng)今的數(shù)字化社會(huì)中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛用于各行各業(yè)以及生活中，而對(duì)網(wǎng)絡(luò)中龐大而復(fù)雜信息的管理以及如何可靠準(zhǔn)確的傳輸一直是此領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)。本文針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)特征，結(jié)合移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)以及TCP/IP協(xié)議，依照OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的思想，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)壓縮和無(wú)線鏈路的擁塞控制方面進(jìn)行了深入、層次化分析研究，以解決無(wú)線傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)量龐大、傳輸性能優(yōu)化等關(guān)鍵問(wèn)題。
　　為實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)處理及傳

2、輸優(yōu)化等功能，本文在硬件方面設(shè)計(jì)了一種集合ZigBee模塊、GPRS模塊和Wi-Fi模塊三種無(wú)線通信方式的網(wǎng)關(guān)。其中ZigBee模塊用來(lái)與傳感器群進(jìn)行局域網(wǎng)通信;GPRS模塊與Wi-Fi模塊使網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)Internet與遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心通信。處理器選用當(dāng)今流行的ARM7處理器，并配有電源模塊以保證網(wǎng)關(guān)各器件的穩(wěn)定工作
　　為解決嵌入式監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)空間小、傳輸能力有限與數(shù)據(jù)量大之間的矛盾，本文設(shè)計(jì)了一種基于差量變長(zhǎng)編碼的數(shù)據(jù)壓縮電路

3、。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)源的分析統(tǒng)計(jì)得出差量變長(zhǎng)編碼在實(shí)時(shí)性、復(fù)雜度、算法效率和適用場(chǎng)合方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，所以用來(lái)作為電路的算法模型。該電路可對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效無(wú)損壓縮，從而達(dá)到減小數(shù)據(jù)量的目的，緩解處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理的壓力，降低鏈路擁塞的可能性。
　　為解決經(jīng)典TCP/IP協(xié)議模型在無(wú)線鏈路中傳輸性能的劣勢(shì)和缺陷，本文設(shè)計(jì)了基于丟包類(lèi)型綜合評(píng)判的擁塞控制算法。該算法利用熵權(quán)的思想，綜合了單向傳輸延遲、鏈路可用帶寬和無(wú)限誤碼率三種網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)

4、，對(duì)丟包原因進(jìn)行綜合評(píng)判，并使用合適的策略來(lái)控制擁塞。此算法一定程度上解決了傳統(tǒng)TCP/IP協(xié)議將無(wú)線誤碼丟包全部當(dāng)作鏈路擁塞丟包處理而引起的低吞吐量的缺點(diǎn)。
　　在本文的最后，利用QUARTUSⅡ和NS2仿真工具分別對(duì)數(shù)據(jù)壓縮電路和擁塞控制算法進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，基于變長(zhǎng)編碼的數(shù)據(jù)壓縮電路可準(zhǔn)確的對(duì)源數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)損壓縮。然后利用ARM處理器搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)一步的驗(yàn)證了該電路的實(shí)用性和可靠性。實(shí)驗(yàn)證明，該電路平均壓縮率為53.