无线传感器网络中报头压缩算法的研究与实现论文开题报告？无线传感器网络论文
湖南大学硕士研究生毕业（学位）论文开题报告姓 名章健军学号S06102023已修学分32所属学院计算机与通信学院一级学科计算机科学与技术二级学科计算机应用技术指导教师林亚平 教授开题时间2007.12.8研究方向无线传感器网络论文题目无线传感器网络中报头压缩算法的研究与实现一、文献综述传感器网络是由一组传感器以Ad Hoc 方式构成的或无线网络,其目的是协作地、采集和处理网络覆盖的地理区域中对象的信息,并发布给观察者[3]。这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、、采集网络分布区域内的各种或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽、准确的信息,传送到需要这些信息的用户。这种网络系统可以广泛地应用于国防军事、、监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域[2]。2003年，MIT的《技术评论》将无线传感器网络技术列为未来改变世界的十大科技之一[6]。传感器网络由密集布置在监测区域内的传感器结点组成[7]，节点能够通过自组织方式构成网络。传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。由于传感器节点个数多、成本要求低廉、分布区域广，而且部署区域复杂，有些区域甚至人员不能到达，所以传感器节点通过更换电池的方式来补充能源是不现实的。如何高效使用能量来最大化网络生命周期是传感网络面临的首先要任务[1]。传感器网络的主要任务是收集监测到的原始数据，数量众多的传感器节点在网络中产生了大量的数据，而传感器网络只有有限的能量和传输带宽，难以适应大量数据的传送[23]。另外，对观察者而言，感兴趣的可能不是所有的原始数据，他们更关心的是监测区域内的一些自然现象，如物体的运动轨道[8]，对象识别(如识别鸟类品种10])，或者数据统计[11]。为减少数据的传输量一般，需要在网络内部（in-network）对原始监测数据进行压缩处理。如何有效减少网络内部的数据量，从而延长网络生命周期并减少数据的传输延迟，是传感器网络中研究人员面临的一个重要课题。文献[12,14,16]对各种针对原始数据的压缩算法进行了研究，文献[9,15,17,18]也为我们描述了去除时间相关性产生的冗余度的编码方法。总之，数据压缩技术在传感器网络中起到非常重要的作用[19]。与其它无线网络一样，传感器网络中传输的数据包含报头数据。文献[20,21]指出，传感器节点无效功耗主要有以下4个来源：(1)空闲侦听:节点不知道邻居节点何时向自己发送数据，身频模块必须一直处于接收状态，消耗大量的能源。这是无效功耗的最主要来源;（2）冲突：同时向同一节点发送多个数据帧，信号相互干扰，接收方无法准确接收，重发造成能量浪费；（3）串扰(overhearing)：接收和处理发往其他节点的数据属于无效功耗；（4）控制开销：控制报文不传送有效数据，消耗的能量对用户来说是无效的。可见报头数据的传输消耗了可贵的无线带宽资源，有必要对报头数据进行压缩以减少无效功耗。但目前在无线传感器网络中对报头压缩的研究还不多。文献[28] 提出并分析了一种自适应的健壮TCP/IP 报头压缩算法，该算法通过使用对无线信道状态的精确估计调节报头压缩器中W-LSB 编码的可变滑动窗口大小,能够实现压缩率和抗差错健壮性之间较好的平衡, 这种算法适用于无线IP网络中对TCP/IP报头的压缩。RFC2508[10]提出了CRTP(compressed RTP)报头压缩方案，在使用UDP校验和时,CRTP能够将40字节的RTP/UDP/IP报头压缩到4个字节;在不使用UDP校验和时,能够压缩到2个字节。RFC3095[22]提出了ROHC(robust header compression)机制，它被设计为能在具有较长来回响应时间且差错率较高的链上健壮、有效地进行报头压缩。IETF ROHC工作组在此基础上进一步提出了针对其他协议的压缩类,包括IP协议、TCP/IP协议和UDP Lite协议等[24]。文献[13]研究了无线多传感器网络的数据传输问题,提出了一种自适应报头压缩机制,基于对信道状态的准确估计,动态调整压缩算法的参数,并使用UDP Lite协议作为传输层协议,提高了多数据传输的效率和鲁棒性。文献[26]对IPv6传感器网络中的报头压缩技术进行了研究，结合IPv6 over IEEE802.15.4自身的情况，提出了适合6LoWPAN[27]的IPv6 , UDPv6, ICMPv6的报头压缩思。二、选题背景及意义随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟,具有能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始界范围内出现.由这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注.这种传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术,能够协作地实时监测、、采集网络分布区域内的各种或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽、准确的信息,传送到需要这些信息的用户.传感器网络可以使人们在任何时间、任何地点和任何条件下获取大量详实、可靠的信息,真正实现“无处不在的计算”.这种网络系统可以广泛地应用于国防军事、、环
