曾玲

【摘 要】多媒体传感器网络作为一种新型的信息获取处理技术，已经在多个领域发挥作用。本文梳理了网络传感器的概念，并讨论了当前技术下多媒体传感器的特点。基于此本文总结出目前多媒体传感器网络研究进展，并作出展望。

【关键词】多媒体；传感器网络；监测

随着社会各个方面的的迅速发展，把握好当前事物的状况才能进一步促进社会发展，因此多媒体传感器网络的研究和应用成为这个议题下的重要研究方向。要理解好当前社会背景下对于多媒体传感器网络的需求，就应该首先对这个概念做出针对性的理解。

一、传感器网络的概念

多媒体传感器网络系统一般由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。

（一）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。

（二）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。

二、多媒体传感器网络的特点

（一）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。

（二）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。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。

三、多媒体传感器网络的研究进展

多媒体传感器网络针对大数据量复杂媒体信息的获取处理和传输，对网络节点硬件平台体系架构部署与覆盖以及信息处理等方面要求有新的方法。本节就这几方面具体阐述多媒体传感器网络的研究进展。

（一）系统体系结构

传感器网络体系结构直接关系到整个网络性能，而网络性能又影响着其可用性。多媒体传感器网络体系结构的设计需要考虑部署能耗扩展性灵活性及容错性等方面。如何利用多媒体传感器节点构造功能强大结构优化性能优良的多媒体传感器网络，是一个重要的问题。目前，国际上已有一些学者对通用传感器网络和多媒体传感器网络的体系结构开展研究，提出了一些具有探索意义的模型。本节分别从层次结构功能模型以及通信协议实现的角度对网络体系结构进行讨论。

（二）多媒体信息处理

在传感器节点能量通信带宽计算处理能力等资源普遍受限情况下，在多媒体传感器网络中信息获取传输展示中引入有效的信息处理技术可以提高多媒体业务的QoS。在多媒体传感器网络中，常用的信息处理技术包括压缩编码过滤以及数据融合。考虑到多媒体传感器网络能量有限的显著特点，可以利用分布式网络中各级节点的不同处理能力，通过“在网计算”完成媒体信息压缩编码特征提取目标识别以及冗余信息融合等处理；将数据量小信息量足的处理结果逐级上传。这样一方面可以减低节点传输负载节约网络有限能量延长网络生存时间；另一方面也提高了网络的处理及响应速度，进而提高网络监测性能。

（三）多媒体传感器网络应用

多媒体传感器网络在军事民用商业中都具有非常广阔的应用前景。为了与传统的传感器网络应用相区分，我们主要对目前研究较为活跃的音视频传感器网络应用进行总结。具体的应用领域集中在交通监控：对于交通枢纽环线公路以及高速公路的交通情况实施监控，以统计通过的车数是否有非法目标停靠是否有故障车辆，还可以提供有关道路堵塞的新情況，推荐佳行车路线以及提醒驾驶员避免交通事故等。例如，Florida大学负责启动的ATSS（airborne traffic surveillance system）项目，利用装备有视频传感器节点的 UAV（unmanned aerial vehicles）在空中对高速公路路面上的交通场景进行监测，并以无线方式传回地面视频接收器。

四、小结

多媒体传感器网络作为一个新兴的无线传感器网络的重要发展分支，在实际应用的需求推动下产生并发展，但是多媒体传感器网络要真正走向实用，需要解决很多极具挑战性的技术问题。未来需要在几个重要的发展方向上实现突破：低延时的实时MAC技术；低延时、低能耗的路由关键技术；多媒体信息安全技术；面向多核和众核的多媒体终端设备的研制和多模态软件构件技术的研究；高压缩比的多媒体信息流压缩编码技术等。

参考文献：

[1]MA HuaDong， TAO Dan，马华东，等。Multimedia Sensor Network and Its Research Progresses多媒体传感器网络及其研究进展[J].软件学报，2006，17（9）：13-28。