基于Agent的无线多媒体传感器网络中间件技术研究

本课题研究基于Agent的无线多媒体传感器网络（Wireless Multimedia Sensor Networks，WMSNs）中间件技术，以无线多媒体传感器网络中间件为核心，架构于无线多媒体传感器基础网络和业务应用之间，并以应用框架接口和基于Agent的形式为无线多媒体传感器网络各种各样的应用提供快速部署、按需定制、多样的QoS保障的手段，无线多媒体传感器网络中间件本身具有根据应用需求和网络资源与状态的自配置、自愈合、自适应优化能力，为无线多媒体传感器网络的研究、应用与开发构建高效节能、可扩展、轻量级的平台和方法。主要研究内容包括基于Agent的无线多媒体传感器网络反射型中间件体系结构，基于Agent的WMSNs中间件多媒体数据动态重配置处理技术研究，基于Agent的WMSNs中间件网络资源动态重配置技术研究和基于Agent的WMSNs中间件健康护理应用示范。

WMSNs由装备图像传感器、摄像机、麦克风以及其它传感器，可以产生多媒体信息的传感器节点组成，其应用系统需要处理大量多媒体数据。移动Agent能够自主地迁移，灵活地帮助用户完成想要完成的任务，同时能够自主地在网络中运行，可以节约能量，提高服务质量。课题围绕面向Agent无线多媒体传感器网络中间件实现过程中要解决的多Agent协作模型、分布式编解码策略、路由算法、异构通信等关键技术展开研究，提出相应的解决策略。本文研究工作的贡献包括以下四个方面： .（1）以完成多媒体监控任务为目标，基于多Agent理论建立一种适用于多类型多媒体传感器节点共存的WMSNs的层簇型协作组织体系结构模型，包括多媒体传感器节点Agent模型的设计，协作组织的描述和形成过程。该体系结构模型可以为研究基于Agent的无线多媒体传感器网络中间件的协作任务处理提供理论指导。 .（2）针对WMSNs中存在多种类型多媒体传感器节点且资源受限的特点，使用适合于WMSNs的分布式信源编码技术，基于多Agent的协作和信息融合，设计了一个分布式视频编解码机制。该机制将视频编码的计算复杂度从编码端转移到解码端，在编码时，利用多类传感器之间的协作定位兴趣目标，根据目标位置动态调整参与分布式视频编码的视频传感器节点在编码时Key帧和Wyner-Ziv帧所占比例，解码端使用了提出的一个边信息融合与选择方法。 .（3）考虑WMSNs中存在的多种流量类型及其不同的QoS需求，抽象并定义了无线多媒体传感器网络模型和基于流量类型的QoS选路方法，基于WMSNs的层次型拓扑，基于多Agent，改进了蚁群优化算法，将其用于设计面向多种流量类型的WMSNs的QoS分层路由协议，包括协议初始化、路由建立、基于优先权满足可靠性需求的多媒体数据包转发和路由维护。 .（4）设计并实现了一种基于Agent的无线多媒体传感器网络中间件DisWare，其体系结构由工作引擎、Agent组件库、面向Agent的编程模型、基于Agent的框架接口、面向应用的工作模式等部分组成。在DisWare中，基于Agent的计算和以Agent为主体的高层交互解决WMSNs异构性，面向Agent的编程模型实现易用的、有表现力的编程接口，基于Agent的框架接口和自治模块化的Agent组件满足无线多媒体传感器网络应用系统构建需求。