多媒体传感器网络及其研究进展
夏蕾
摘要：近些年来，监测环境越来越复杂，且极为多变，在这种情况下，必须将信息量大且内容丰富的各种媒体（视频、音频、图像等）引进到以传感器网络为基础环境监测活动中，以便对环境进行全面、详细的监测。而多媒体传感器网络，作为一种新技术，已经引起了社会各界的注意，其在环境监测方面，也可发挥极为重大且现实的意义。鉴于此，文章将对多媒体传感器网络的概念及其特点进行阐述，且对其研究进展进行简要说明，以加深对该技术的认识。
关键词：多媒体传感器网络；特点；研究进展
伴随着社会经济的发展，科学技术的不断进步，尤其是传感器、通信以及嵌入式计算等技术的日趋完善，具备多项技术的微型传感器已经被研究、开发出来了，且受到了社会各界的关注。该传感器网络可以有效地对网络覆盖领域内、不同环境或者是各种监测对象的信息进行感知、收集以及处理，且将相关信息发送给需要用户。对能量受限严重的微型节点上，怎样达到轻松收集、传送以及处理相关环境数据，是当前传感器网络研究中的一个极为重要的课题。但是，在当前监测环境不断变化的情况下，以往所使用的传统传感器网络所收集到的数据，已经无法达到人们对环境监测的需要，这就要求将信息量大且内容丰富的各种媒体（视频、音频、图像等），引进到以传感器网络为基础环境监测活动中，以便对环境进行全面、详细的监测。正是在这一背景之下，产生了多媒体传感器网络。
1多媒体传感器网络的概念
多媒体传感器（multimedia sensor network，MSN），是由诸多具备各种能力（如通信功能、计算功能以及存储功能等）的多媒体传感器节点所构成的，一种分布式感知网络；其利用节点上的多媒体传感器，对网络覆盖范围内有关环境的媒体信息加以感知，且采取多跳中继的办法，把数据传送至信息汇聚中心，然后对所收集到的各种信息予以详细的分析，最终达到高效、全面、系统的环境监测目的。
多媒体传感器网络如图1所示，该系统一般由3大部分构成，分别是多媒体传感器节点、汇聚节点以及控制中心等。其中，多媒体传感器节点通常是分布在一些特定的感知范围中，节点在收集到数据之后，经由沿途的其他节点慢慢输送，借助“多跳”路由，传输到下一个点——汇聚节点，最终，经由互联网/通信卫星，将所收集到的信息输送至控制中心。此后，在控制中心内，用户对传感器网络予以合理的处理，以向各节点传达监测的具体任务，且对监测到的数据进行收集。
（1）多媒体传感器节点：其中主要包含通信模块的微型嵌入式节点、传感器、数据处理单元，通过各种各样的、内置的传感器，对网络覆盖范围内环境的不同形式的物理现象进行监测，例如视音频、红外以及声纳等。该设备具备一般的通信、存储以及处理等功能，但其水平并不强；另外，该设备的电力能源，源自于可携带能量的电池所提供。这一节点的主要作用就在于对周边环境的图像信息、视频信息以及音频信息等进行收集，且对所收集到的信息做简单的处理，同时还需对其它节点转发过来的数据予以相应的处理，如融合。
（2）汇聚节点：从某方面而言，可将这一节点看作是一个多媒体传感器节点，只是相对功能较强，且能量供应量、存储内存以及计算资源等更大；同时，也可将其视作为一个不具备监测功能，只具备通信功能的一个网关设施。该节点有较强的通信、存储以及处理功能，其主要作用在于和一些外部网络相联系，如互联网、多媒体传感器网络等，同时对节点的监测任务加以有效的管控，且将所接收到的数据转发到外部网络。
（3）控制中心：该中心的主要任务就是对多媒体传感器网络的诸多监测信息进行收集，或者是相关信息进行查询，也能对所发布的各种信息进行监测，且为用户提供一个平台或交界面，以便对所监测信息展开严密的观察，并展开全方位的分析，最终为制定相关决策提供有力的参考依据。
2多媒体传感器网络的特点
（1）较强的网络能力：因为引进了许多大数据量的媒体（如视频、音频以及图像等），因而多媒体传感器的节点能力与网络水平也随之加强，这具体表现在采集、处理、存储、收发以及能量的供应等。其中，节点处理水平从最初的6MHz提升至十多兆，有的甚至能够达到上百兆；而存储能力的量级也发生了一定的改变，即由以往的KB发展为现今的MB。为了能够充分满足现今网络中多媒体传输的要求，网络带宽资源同样有所提升。
（2）有极为丰富的感知媒体：在多媒体传感器网络内，同时存储着诸多形式多种多样的信息数据，例如文本、视音频、图像、控制信号等等。此外，其媒体的格式也呈现多样化，其中不但拥有单值信息，同时还有流媒体信息，它们存在的目的就在于：为监测任务而服务，以便能够达到场景监测的系统化、全面化以及精准化。
（3）处理任务较为复杂：以往所使用的传感器网络，其收集数据的格式比较简单，且信息收集量比较少，所以，在任务处理方面显得比较的简单，通过一些简单的运算即可得出相应的结果；但是，只对这些数据进行运算，所得出的结果并不能完全反应所需监测环境的实际情况。上述中已经提及，多媒体传感器网络所收集的格式比较丰富，因而在对其进行处理时，也比较困难与复杂，人们可以采取诸多处理方式（如识别、压缩以及融合等），对信息进行处理，以便对监测环境有全方面的了解。
3多媒体传感器网络的研究进展
第一，网络带宽方面的问题。在网络资源中，带宽资源是一个十分关键的内容，现今大部分无线多媒体传感器网络QoS路由协议，基本上是采取最小可用带宽，以其为QoS度量，但是无线传输媒介是一种广播媒介，其节点带宽资源不但会受到一跳甚至是两跳附近节点的制约，并且其本身业务量改变也会带来不小的影响。此外，多媒体传感器网络的带宽非常小，所以，在使用多媒体传感器网络的过程中，必须确保其带宽使用的合理性。
第二，网络延迟、抖动问题。在采取无线媒介通信的过程中，信号传送会受到诸多因素的干扰，如多径衰落、路径损耗等，继而造成网络延迟、抖动现象更加严重，且复杂多变，继而致使网络控制成本加大，且加大了多媒体同步的复杂性，最终增加网络延迟处理的难度。
第三，协同工作。一些监测任务比较复杂，因而单靠一个节点是无法较好的完成任务的，这就要求各个节点之间协同作业。然而，因控制中心的信息，需通过汇聚节点及不一样的路径，最终抵达相应的节点，而在这一过程中，信息抵达各个节点的时间不相同，继而使得协同工作无法实现。
4结语
综上，作为一种全新的信息获取与处理手段，多媒体传感器网络技术能够更好的收集所测环境内的各种信息，如视音频、图像等，且可对信息进行转送、处理等，因其功能的强大，该技术已被广泛用于各个领域中，如民用、军用等。但该技术还存在不足之处，因此，人们还必须加大对此技术的进一步研究与探索，以完善其功能，从而更好地发挥其作用。
