【正文】 ......................................................................... 23 第六章 模擬結(jié)果與分析 ............................................................................................ 25 謠言傳播協(xié)議模擬結(jié)果 ................................................................................. 25 定向傳播協(xié)議模擬結(jié)果 ................................................................................ 27 改進(jìn)后的協(xié)議 —— Lee39。s 傳輸協(xié)議模擬結(jié)果 .............................................. 29 網(wǎng)格模式 —— 謠言傳播協(xié)議模擬結(jié)果 ......................................................... 30 網(wǎng)格模式 —— 定向傳輸協(xié)議模擬結(jié)果 ........................................................ 31 網(wǎng)格模式 —— Lee39。s 協(xié)議模擬結(jié)果 .............................................................. 32 六個(gè)模擬結(jié)果比較分析 ................................................................................ 32 第七章 結(jié)論 ................................................................................................................ 34 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 35 I 摘要 信息時(shí)代的今天，追求高效便捷的信息資源已成為生產(chǎn)生活中的重要活動(dòng)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其優(yōu)異的數(shù)據(jù)傳輸性 能，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。所以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分發(fā)的研究顯得尤為重要。 這篇論文致力于找到一種高效、節(jié)能的方案，把數(shù)據(jù)信息傳送給某個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。通過分析兩種已有的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，進(jìn)行改進(jìn)提高他們的性能。由隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的特定規(guī)律，提出新的數(shù)據(jù)傳輸方案，減少各種傳輸中的能量消耗和時(shí)間消耗。進(jìn)而完善整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作性能。通過研究隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的節(jié)點(diǎn)會(huì)局限在某一范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，因此節(jié)點(diǎn)之間通信機(jī)會(huì)較少。使可移動(dòng) sink 沿設(shè)定好的軌跡移動(dòng)，穿過整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)區(qū)域，讓所有節(jié)點(diǎn)都有較多的機(jī)會(huì)與 sink 節(jié)點(diǎn)通信，使得數(shù)據(jù)傳輸更快。 這種新的數(shù)據(jù)傳輸方案的提出，能夠更好的適應(yīng)各種變化的實(shí)際要求，必將對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 關(guān)鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng) sink，數(shù)據(jù)分發(fā) II ABSTRACT As the society has steped into the information age,having access to efficient and convenient information resources has bee the critical act in both life at home and that at of the Wireless Sensor Networks39。(WSN) excellent performance,WSN has been widely used in every field. It is of importance to do further study about data dissemination. In this paper, the authority addresses to find a better solution to transfer data to a certain target with less energy cost and time analysing two existing data dissemination protocols and learning the specific rules of the random movement, we will e up with a new protocol to decrease the consumption of energy and that of time. The working performance of the entire wireless sensor work will be improved can get the conclusion from the rules of random movement that a randomly moving node will be limited in a specific area. So there will be very few chances for each node to municate with other , making a mobile sink with a certain track move through the entire sensor nodes field will enable all the nodes to municate with the sink node easily. The new solution of data dissemination will meet the various practical requirements so well that it will must bring a positive impact to the development of WSN. Key words: wireless sensor work, mobile sink, data dissemination 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第一章 概述 ____________________________________________________________________________________________ 1 第一章 概述 機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的研究背景 近年來隨著通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù) 和傳感器技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代信息獲取的重要技術(shù)之一，傳感器技術(shù)日益成熟，這些小型傳感器一般稱作 sensor node（傳感器 節(jié)點(diǎn) ）。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (Wireless Sensor Networks， WSN) 就是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，部署時(shí)只能采用隨機(jī)投放的方式，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先確定；在任意時(shí) 刻，節(jié)點(diǎn)間通過無線信道連接，采用多跳 (multihop)、對(duì)等 (peer to peer)通信方式，自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；傳感器節(jié)點(diǎn)間具有很強(qiáng)的協(xié)同能力，通過局部的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。而在各種實(shí)際自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、節(jié)點(diǎn)稀疏、射頻關(guān)閉或者障礙物造成信號(hào)衰減等多種原因都可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)時(shí)候不能連通，被分為若干個(gè)不連通的子區(qū)域 [1]，類似這樣的網(wǎng)絡(luò)就是機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)。 除了傳感器節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)，機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)還有很多鮮明的特征。 1. 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。 為了獲取精確信息，在監(jiān)測(cè)區(qū)域通常部署大 量傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能達(dá)到成千上萬，甚至更多。通過不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過分布式處理大量采集的信息能夠提高監(jiān)測(cè)的精確度，降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器的精度要求；大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)性能；大量節(jié)點(diǎn)能夠增大覆蓋的監(jiān)測(cè)區(qū)域，減少洞穴或者盲區(qū) [2]。 2. 低速率。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通常只需定期傳輸溫度、濕度、壓力、流量、電量等被測(cè)參數(shù)，相對(duì)而言，被測(cè)參數(shù)的數(shù)據(jù)量小，采集數(shù)據(jù)頻率較低。 3. 低功耗。通常，傳感器節(jié)點(diǎn)利用電池供電，且分布區(qū)域復(fù)雜、廣闊，很難通過更換電池方式來補(bǔ)充能量，因 此，要求傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗要低，傳感器的體積要小。 4. 低成本。應(yīng)用 WSN 時(shí)，監(jiān)測(cè)區(qū)域廣、傳感器的節(jié)點(diǎn)多，且有些區(qū)域環(huán)境的地形復(fù)雜，甚至連工作人員都無法進(jìn)入，一旦安裝傳感器則很難更換，因而要求傳感器的成本低廉。 5. 短距離。為了組網(wǎng)和傳遞數(shù)據(jù)方便，兩個(gè)傳感器的節(jié)點(diǎn)之間的距離通常要求在幾十米到幾百米之間。 6. 高可靠。 WSN 的信息獲取是靠分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各個(gè)傳感器檢測(cè)到的，機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第一章 概述 ____________________________________________________________________________________________ 2 如傳感器本身不可靠，則其信息的傳輸和處理是沒有任何意義的。 7. 獲取是靠分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各個(gè)傳感器檢測(cè)到的，如傳感器本身不可靠，則其信息的傳輸和處理 是沒有任何意義的。 8. 動(dòng)態(tài)性。對(duì)于復(fù)雜環(huán)境的組網(wǎng)，其覆蓋區(qū)域往往會(huì)遇到各種電、磁環(huán)境的干擾，加之供電能量的不斷損耗，易引起傳感器節(jié)點(diǎn)故障， 因此要求傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組網(wǎng)、智能化和協(xié)同感知等功能。 機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及研究意義 由于機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)不要求網(wǎng)絡(luò)的全連通，它就更加適合各種實(shí)際的自組網(wǎng)需求。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在變化的不連通的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中能夠保持實(shí)時(shí)、有效、可靠的通信，因而在各個(gè)領(lǐng)域都有極其廣泛的應(yīng)用。 1. 在軍事領(lǐng)域 。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究最早起源于軍事領(lǐng)域。由于其具有可快速部署、自組織、隱蔽性強(qiáng)和高容錯(cuò)性的特 點(diǎn)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)敵軍地形和兵力布防及裝備的偵察、戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、定位攻擊目標(biāo)、戰(zhàn)場(chǎng)評(píng)估、核攻擊和生物化學(xué)攻擊的監(jiān)測(cè)以及搜索等功能。 2. 在環(huán)境領(lǐng)域。機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于氣象和地理研究，自然和人為災(zāi)害(如洪水和火災(zāi) )的監(jiān)測(cè)，監(jiān)視農(nóng)作物灌溉及土壤、空氣變更的情況、牲畜和家禽的環(huán)境狀況，以及大面積的地表檢測(cè)和跟蹤珍稀鳥類、動(dòng)物和昆蟲，進(jìn)行瀕危種群的研究等。 3. 在醫(yī)療領(lǐng)域。機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于檢測(cè)人體的生理數(shù)據(jù)和健康狀況，對(duì)醫(yī)院藥品進(jìn)行管理以及用于遠(yuǎn)程醫(yī)療等醫(yī)療領(lǐng)域。在 SSIM 項(xiàng)目中， 100 個(gè)微型傳感器被植入病人眼 中，幫助盲人獲得了一定程度的視覺。科學(xué)家還創(chuàng)建了一個(gè)“智能醫(yī)療之家”，即一個(gè) 5 間房的公寓住宅，使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來測(cè)量居住者的重要生命體征 (血壓、脈搏和呼吸 )、睡覺姿勢(shì)以及每天 24 小時(shí)的活動(dòng)狀況，所搜集的數(shù)據(jù)被用于開展相應(yīng)的醫(yī)療研究。哈佛大學(xué)的一個(gè)研究小組利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個(gè)醫(yī)療監(jiān)測(cè)平臺(tái) [3]。 4. 在家庭應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入家具和家電中的傳感器和執(zhí)行單元組成的無線網(wǎng)絡(luò)與 Inter 連接在一起，能夠?yàn)槿藗兲峁└邮孢m、方便和具有人性化的智能家居環(huán)境。用戶可以方便地對(duì)家電進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，如在下班前遙控家里的電 飯鍋、微波爐、電話機(jī)、錄像機(jī)、電腦等家電，按照自己的意愿完成相應(yīng)的煮飯、燒菜、查收電話留言、選擇電視節(jié)目以及下載網(wǎng)絡(luò)資料等工作。在家居環(huán)境控制方面，將傳感器節(jié)點(diǎn)放在家庭里不同的房間，可以對(duì)各個(gè)房問的環(huán)境溫度進(jìn)行局部控制。此外，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以監(jiān)測(cè)幼兒的早期教育環(huán)境，跟蹤兒童的活動(dòng)范圍，讓研究人員、父母或是老師全面地了解和指導(dǎo)兒童的學(xué)習(xí)過程。 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第一章 概述 ____________________________________________________________________________________________ 3 5. 在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以用于車輛的跟蹤、機(jī)械故障的診斷、工業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)控、建筑物狀態(tài)的監(jiān)測(cè)等。將之和實(shí)時(shí)通信技術(shù)融合，是實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的絕好途徑。在一 些危險(xiǎn)的工作環(huán)境，如煤礦、石油鉆井、核電廠等，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可探測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)的一些重要信息。 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)需求中為各種問題提供了一個(gè)良好的解決方案，得到了極廣泛的應(yīng)用。因而機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信方案研究就顯得尤為重要。數(shù)據(jù)分是機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€(gè)基本功能，而帶寬和能量是網(wǎng)絡(luò)中最為缺乏的資源，為了延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，設(shè)計(jì)能量有效的數(shù)據(jù)分發(fā)策略就能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)提供更加優(yōu)化的性能，必將對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，進(jìn)而能夠?qū)C(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生極大地促進(jìn)作用。 本文研究 內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu) 針對(duì)機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)有許多熱點(diǎn)問題，本文致力于網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的分發(fā)過程的研究，先分析兩種經(jīng)典的數(shù)據(jù)分發(fā)策略 —— 謠言傳播協(xié)議和定向傳播協(xié)議，再提出一種新的數(shù)據(jù)分發(fā)策略，與前兩種進(jìn)行比較，證明新的策略在時(shí)間及能量方面都更加高效。 本章介