野生动物保护传感网的QoS保障机制及评价模型研究

This project applies WSN to the conservation of rhinopithecus roxellana lived in Qinlin, a representative of wild animals, and researches QoS support mechanisms for long-distance transmission to provide service for analysis of rhinopithecus roxellana' movement trajectory and living habits. Aiming at congestion in network and its regional property, based on region partition and predicted information about congestion grounded on the analysis of animal movement, it tries to use data aggregation, cross-layer design and energy-aware sleep scheduling strategy to control congestion and provide QoS support for bursty traffic; Aiming heterogenous data caused by diversified sensors, based on network coding and multiple routing, it tries to provide QoS support for heterogenous data; To obtain status parameters and its variation dynamically, it tries to use network tomography and construct a QoS model for relationship analysis between status parameters and QoS metrics. To provide the valuable attempt for WSN in wild complex environment, this project explores available technologies for wild animals conservation by resolving problems such as reliability-aware network coding scheme and description about complex network status.

项目将WSN技术应用于以秦岭金丝猴为代表的野生动物保护领域，研究远程数据收集的QoS保障机制，为秦岭金丝猴的运动轨迹分析和生活习性研究提供数据支持。针对应用中出现的拥塞问题，考虑其区域性特征，拟在区域划分基础上，通过对动物活动规律的分析，预测网络拥塞，结合数据融合和跨层优化设计方法，设计能源有效的节点调度机制，对拥塞进行控制，为大量突发性通信量提供QoS保障；针对网络中多类传感器节点共存导致的异质数据问题，拟引入网络编码方法，结合多径路由，研究异质数据的分级QoS保障机制；为了动态获取网络状态参数及其变化，拟引入网络层析成像方法，并构建WSN的QoS性能评价模型，对网络状态参数与QoS指标间的关系进行分析。项目为WSN在野生动物保护领域的应用提供技术探索，突破可靠性感知的网络编码方案和网络状态的多域多层次描述等技术难点，为WSN在大规模野外复杂环境的应用提供有价值的尝试。

本项目以野生动物保护传感网中数据远程收集的QoS保障为目标，综合考虑无线通信的不可靠性、无线链路链接的间歇性、感知数据的突发性与节点的资源受限性等挑战，研制出新颖的野生动物保护传感网的QoS保障技术。本项目既涉及无线传感网中数据传输相关的一些基础方法与技术，又关注潜在的影响因素，如时间同步机制、隐藏终端问题等。. 在野生动物保护传感网的QoS保障机制方面，对时间同步、隐藏终端、多信道接入、退避窗口设定等问题进行了探索研究，提出了数据传输控制方案、网络编码方案以及网络拥塞避免方案。为了提高野生动物活动的检测精度与准确性，研究了分区域的资源预留方案与按需的多精度节点定位机制。. 在项目实施过程中，本人及项目组成员发表或录用学术论文21篇，其中国际期刊和国际会议论文18篇，包括国际期刊（International Journal of Distributed Sensor Networks, Wireless Networks等）论文10篇，1篇论文已发表在国际顶级会议MobiHoc 2014上，1篇论文被国际顶级会议INFOCOM 2016录用。项目组培养研究生5名，申请国家发明专利7项。