【正文】 由第三方程序讀取記錄信息，進行制表繪圖，并分析比較各個協(xié)議的性能優(yōu)劣。在該模型中，若干個黃色圓形物體分布在窗口區(qū)域內(nèi)，其中 源節(jié)點為綠色，目標節(jié)點為紅色。 }else{ nodesArray[i].SetXv(1)。 } //y 方向出邊界 if (y40||y728) { nodesArray[i].SetYv(yv)。 int yv = nodesArray[i].GetYv()。每次移動過后就重新 隨機設置速度，以保證每次移動的隨機性。 //能量總消耗 int stop。 //節(jié)點數(shù)組，用于容納節(jié)點實例 int methord。 //傳感器 y 方向速度 public: SensorNode() //構造方法 { Initiate()。 //目標節(jié)點編號 int status。 //傳感器位置 x 坐標 int y。在圖形表示中， sink 節(jié)點為藍色，源節(jié)點為綠色，目標節(jié)點為紅色，以示區(qū)分。 圖 模擬系統(tǒng)功能描述圖 —— 選擇網(wǎng)格協(xié)議并運行 機會傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 18 第四個功能模塊為幫助，如下圖。系統(tǒng)將模擬 中提出的網(wǎng)格劃分協(xié)議進行數(shù)據(jù)分發(fā)，選擇第一項，在每個子區(qū)域內(nèi)使用謠言傳播協(xié)議。選擇第二個選項，系統(tǒng)將模擬定向傳播協(xié)議進行數(shù)據(jù)分發(fā)。選擇第一項初始化 10 個節(jié)點，選擇第二表示層 數(shù)據(jù)處理層 分析層 機會傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 17 項初始化 30 個節(jié)點，選擇第三項手動設置節(jié)點數(shù)量， 1 到 100。同時向表示層提供數(shù)值依據(jù)，并記錄通信代價和時間代價。 在上述基礎上，對于整個設計要求，系統(tǒng)規(guī)劃和詳細設計如下。 Sink 節(jié)點將從左上角的子區(qū)域中心開始，按圖中路徑運動，經(jīng)過每個子區(qū)域的中心，從而遍歷整個傳感器區(qū)域。在每個子區(qū)域中，只需將消息傳播給一個中間節(jié)點，再由此中間節(jié)點按照上述改進后的協(xié)議進行數(shù)據(jù)分發(fā)，這樣既節(jié)省了整個網(wǎng)絡的時間和能量消耗，也節(jié)省了sink 節(jié)點的運動成本。 機會傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第四章 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的改進及其理論基礎 ____________________________________________________________________________________________ 15 提出新協(xié)議 —— 網(wǎng)格劃分協(xié)議 由 的結論得： 處于該隨機運動模型中的傳感器節(jié)點，將在以其初始 位置為中心的某一范圍內(nèi)做隨機運動。 這說明離原點越遠概率越小。 現(xiàn)提出假說：假設某節(jié)點 0 時刻處于坐標系原點，每秒鐘按照上述規(guī)律運動，經(jīng)過若干秒之后，該節(jié)點離原點近的概率大于離遠點遠的概率。 傳感器節(jié)點隨機移動的運動規(guī)律分析 在本系統(tǒng)中，采用笛卡爾直角坐標系。 Step5 以 50%的概率傳輸消息給碰撞節(jié)點，修改其屬性 withmassage，將自身屬性 power 減 1000。 Step1 判斷節(jié)點狀態(tài)，以 30%的概率進入休眠狀態(tài)，若活動則繼續(xù)，若休眠則跳至步驟 8。在整個網(wǎng)絡中，設定每個傳感 器節(jié)點以 30%的概率進入休眠狀態(tài)，這樣減少區(qū)域中無關傳感器網(wǎng)絡的活動能耗，從而整體上降低傳感器網(wǎng)絡的能量成本。 改進方法 b 分析傳感器的狀態(tài)，有活動、休眠、數(shù)據(jù)傳輸三種。 機會傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第四章 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的改進及其理論基礎 ____________________________________________________________________________________________ 13 第四章 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的改進及其理論基礎 協(xié)議的改進 針對兩種協(xié)議的差異，總結造成兩種協(xié)議性能差距的原因為：謠言協(xié)議 和定向協(xié)議都是對數(shù)據(jù)進行 “傳輸 存儲 轉(zhuǎn)發(fā)”過程，區(qū)別僅存在于源節(jié)點遇到非目標節(jié)點的中間節(jié)點時，謠言傳播協(xié)議以 100%的概率進行數(shù)據(jù)傳輸，而定向傳輸協(xié)議以 0%的概率進行數(shù)據(jù)傳輸。 協(xié)議性能比較 通過對兩種協(xié)議的性能進行分析，不考慮最好和最壞兩種小概率事件，只在一般情況中， 謠言傳播協(xié)議時間成本最低，但能量成本高；定向傳播協(xié)議能量成本最低，但時間成本高。 Step4 修改目標節(jié)點屬性 withmassage，將自身屬性 power 減 1000。 界面顯示運行過程。 最好的情況：源節(jié)點第一時間第一個就遇到目標節(jié)點，則能量消耗 E=e，時間消耗 T=1。在規(guī)模較小時，該協(xié)議 能夠有效地降低信息傳輸成本，將通信代價限制在最低的范圍內(nèi)。 Step6 將自身屬性 power 減 1。 Step2 碰撞檢測，是否有其他節(jié)點在范圍內(nèi)，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 Step6。 一般的情況：源節(jié)點遇到普通節(jié)點，通過若干次轉(zhuǎn)發(fā)消息到達目標節(jié)點，源 節(jié)點遇到目標節(jié)點的時間期望為 ，普通節(jié)點 i（ i 代表下標）遇到目標節(jié)點的時間期望為 ，消息到達目標時，有 i 個普通節(jié)點帶有消息，則機會傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第三章 典型協(xié)議分析 ____________________________________________________________________________________________ 11 em?2 ?????? ??????????? pimpmpmpm 21,...,2 21,2 11,2 1?????? ??????????? pimpmpmpm 21,...,2 21,2 11,2 1ei ??)1(能量消耗 E= ，時間消耗 T= 。同時，由于謠言路由使用隨機的方式生成路徑，所以數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂讲皇亲顑?yōu)路徑，并且可能存在路由環(huán)路問題。 謠言傳播協(xié)議分析 謠言協(xié)議的基本思想 傳感器區(qū)域中源節(jié)點產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息，該源節(jié)點將信息傳輸給所有在其通信范圍內(nèi)的中間節(jié)點進行存儲，中間節(jié)點在其隨機運動中繼續(xù)將消息進行 “傳輸 存儲 轉(zhuǎn)發(fā)”的過程，直至消息傳輸?shù)竭_目標節(jié)點，完成數(shù)據(jù)的分發(fā)過程。 3. 移動源節(jié)點與移動 sink 節(jié)點間的數(shù)據(jù)分發(fā)。源節(jié)點與 sink 節(jié)點一旦配置好，它們的位置就不再改變，知道網(wǎng)絡中止，這是使用最廣泛的數(shù)據(jù)分發(fā)。每個源節(jié)點定期的發(fā)送數(shù)據(jù)給 sink 節(jié)點，需要定期重建路徑。 Sink 節(jié)點可以改變部分或者全部傳感器節(jié)點的操作模式，向網(wǎng)絡中廣播一條新的消息，激活或者水面一個或者多個源節(jié)點，向網(wǎng)絡中發(fā)送查詢等。源節(jié)點把探測到的感知數(shù)據(jù)發(fā) 送給 sink節(jié)點。 2. 網(wǎng)關節(jié)點，也稱為 sink 節(jié)點（或基站），這些節(jié)點用于實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡與 Inter 的連接，往往個數(shù)有限，但能量能夠得到補充，這些 sink 節(jié)點根 據(jù)實際需要，可以靜態(tài)分布，也可以進行移動，收集或分發(fā)數(shù)據(jù)。 機會傳感器網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的分類 網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點一般可以分成兩類： 1. 具有通信能力的傳感器節(jié)點，稱為源節(jié)點。根據(jù)網(wǎng)絡的拓撲結構進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和存儲，并多次利用這種機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)在不連通的子網(wǎng)間的傳輸；通過改進協(xié)議和算法來控制能量的損耗，通過控制節(jié)點的休眠與活動狀態(tài)達到控制網(wǎng)絡拓撲的目的。無線傳感器網(wǎng)絡的應用是多種多樣的，針對不同的應用環(huán)境，有各種應用層的協(xié)議，如任務安排和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議、節(jié)點查詢和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議等。 WSN 中需要定位的節(jié)點 稱為未知節(jié)點，而已知自身位置并協(xié)助未知節(jié)點定位的節(jié)點稱為錨節(jié)點 (anchor node)。而時鐘同步對于無線傳感器網(wǎng)絡非常重要，如安全協(xié)議中的時間戳、數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)的時間標記、帶有睡眠機制的MAC 層協(xié)議等都需要不同程度的時間同步。由于機會傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第二章 機會傳感器網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀 ____________________________________________________________________________________________ 7 DSN 中，傳感器節(jié)點隨機部署、網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)性以及信道的不穩(wěn)定性，使傳統(tǒng)的安全機制無法適用，因此需要設計新型的網(wǎng)絡安全機制。 需要根據(jù) DSN 的能量受限、自組織、節(jié)點易損壞等特點設計新型的全分布式管理機制。由于傳感器節(jié)點被大量密集在部署于監(jiān)控區(qū)域，為了節(jié)約能源，延長 DSN 的生存時間，部分節(jié)點將按照某種規(guī)則進入休眠狀態(tài)。負責控制節(jié)點對能量的使用。應用層主要負責為無線傳感器網(wǎng)絡提供安全支持，即實現(xiàn)密鑰管理和安全組播。傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議研究包括 :研究現(xiàn)有通信協(xié)議的性能，確定各種現(xiàn)有協(xié)議對于傳感器網(wǎng)絡的可用性以及優(yōu)缺點；以數(shù)據(jù)為中心的新的通信協(xié)議的研究，包括通用能源有效性路由算法的研究、面向應用的能源有效性路由算法的研究、動態(tài)傳感器網(wǎng)絡的路徑重構技術的研究等。 3. 網(wǎng)絡層。 2. 數(shù)據(jù)鏈路層。物理層負責數(shù)據(jù)的調(diào)制、發(fā)送與接收。這些研究構成了機會組網(wǎng)的理論基礎。其原理是通過控制導致相互干擾的并發(fā)通信，單個節(jié)點對之間的吞吐率在網(wǎng)絡規(guī)模增大時可以保持不變。機會網(wǎng)絡可以看成是具有一般 DTN 網(wǎng)絡特征的無線自組網(wǎng)。圖 是一個機會網(wǎng)絡示意圖， t1 時刻源節(jié)點 S 希望將數(shù)據(jù)傳輸給目標節(jié)點 D，但 S 和 D 位于不同的連通域而沒有通信路徑，因此， S 首先將數(shù)據(jù)打包成消息發(fā)送 給鄰居節(jié)點 3，由于 3 并沒有合適的機會轉(zhuǎn)發(fā)下一跳節(jié)點，它將消息在本地存儲并等待傳輸機會，經(jīng)過一段時間到達 t2 時刻，節(jié)點 3 運動到節(jié)點 4 的通信范圍并轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點 4，在 t3 時刻，節(jié)點 4 將消息傳輸給目標節(jié)點 D，完成數(shù)據(jù)傳輸。 第七章進行總結，闡述提出的新型傳輸協(xié)議的優(yōu)勢。本文研究的機會網(wǎng)絡由隨機移動的傳感器節(jié)點組成，因而給出一個隨機移動的模型非常重要。第二章介紹機會網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀，引出機會網(wǎng)絡的概念及其理論基礎，分析網(wǎng)絡的結構組成和通信特征，進而闡述本文研究內(nèi)容在機會網(wǎng)絡結構層次中所處的位置。因而機會傳感器網(wǎng)絡的通信方案研究就顯得尤為重要。無線傳感器網(wǎng)絡可以用于車輛的跟蹤、機械故障的診斷、工業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)控、建筑物狀態(tài)的監(jiān)測等。用戶可以方便地對家電進行遠程監(jiān)控，如在下班前遙控家里的電 飯鍋、微波爐、電話機、錄像機、電腦等家電，按照自己的意愿完成相應的煮飯、燒菜、查收電話留言、選擇電視節(jié)目以及下載網(wǎng)絡資料等工作?？茖W家還創(chuàng)建了一個“智能醫(yī)療之家”，即一個 5 間房的公寓住宅，使用無線傳感器網(wǎng)絡來測量居住者的重要生命體征 (血壓、脈搏和呼吸 )、睡覺姿勢以及每天 24 小時的活動狀況，所搜集的數(shù)據(jù)被用于開展相應的醫(yī)療研究。機會傳感器網(wǎng)絡可以用于氣象和地理研究，自然和人為災害(如洪水和火災 )的監(jiān)測，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和跟蹤珍稀鳥類、動物和昆蟲，進行瀕危種群的研究等。 1. 在軍事領域 。 8. 動態(tài)性。為了組網(wǎng)和傳遞數(shù)據(jù)方便，兩個傳感器的節(jié)點之間的距離通常要求在幾十米到幾百米之間。通常，傳感器節(jié)點利用電池供電，且分布區(qū)域復雜、廣闊，很難通過更換電池方式來補充能量，因 此，要求傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的功耗要低，傳感器的體積要小。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)測的精確度，降低對單個節(jié)點傳感器的精度要求；大量冗余節(jié)點的存在，使得系統(tǒng)具有很強的容錯性能；大量節(jié)點能夠增大覆蓋的監(jiān)測區(qū)域，減少洞穴或者盲區(qū) [2]。而在各種實際自組織網(wǎng)絡應用中，節(jié)點移動、節(jié)點稀疏、射頻關閉或者障礙物造成信號衰減等多種原因都可能導致網(wǎng)絡大多數(shù)時候不能連通，被分為若干個不連通的子區(qū)域 [1]，類似這樣的網(wǎng)絡就是機會網(wǎng)絡。 關鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡，移動 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。進而完善整個無線傳感器網(wǎng)絡的工作性能。所以無線傳感器網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)分發(fā)的研究顯得尤為重要。 涉密論文按學校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個 人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標注引