【正文】 用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。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(wú)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。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。 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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。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(guò)無(wú)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(guò)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(lái)完成全局任務(wù)。 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(wàn)，甚至更多。 3. 低功耗。 5. 短距離。 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(méi)有任何意義的。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。 2. 在環(huán)境領(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(jué)。嵌入家具和家電中的傳感器和執(zhí)行單元組成的無(wú)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。 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。 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)需求中為各種問(wèn)題提供了一個(gè)良好的解決方案，得到了極廣泛的應(yīng)用。 本章介紹了機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的研究背景和意義后，對(duì)以下的內(nèi)容做如下安排。 第四章根據(jù)以上兩種協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)提出兩點(diǎn)改進(jìn)方法，使改進(jìn)的方法在時(shí)間消耗和能量消耗上取得較好的平衡，并給出改進(jìn)后的通信協(xié)議偽代碼。 第六章給出各種通信協(xié)議的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析，可看出謠言協(xié)議和定向協(xié)議的性能符合第三章的分析，并且證明改進(jìn)后的協(xié)議擁有更好的表現(xiàn)，而第四章提出的新協(xié)議在所有情況中具有最少的時(shí)間和能量消耗。 目前機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義，本文通過(guò)查閱相關(guān)資料，綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)分析機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的 特點(diǎn) ，找到一個(gè)描述性定義：機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)是一種不需要源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間存在完整鏈路，利用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)帶來(lái)的相遇機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)通信的自組織網(wǎng)絡(luò)。 DTN 網(wǎng)絡(luò)體系由多 個(gè)底層 運(yùn)行獨(dú)立通信協(xié)議的 DTN 域組成，域間網(wǎng)關(guān)利用“存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)”的模式工作，當(dāng)去往目標(biāo) DTN域的鏈路存在時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)消息，否則，將消息存儲(chǔ)在本地持久存儲(chǔ)器中等待可用鏈路。 Grossglauser 等人 [10]證明，當(dāng)允許節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，通過(guò)增加數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)可以提高網(wǎng)絡(luò)容量。源節(jié)點(diǎn)將消息傳輸給鄰居中繼節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)緩存消息再將消息轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)或遇到的其他中繼節(jié)點(diǎn)。 1. 物理層協(xié)議。研究核心是傳感器軟、硬件技術(shù)。 DSN 的 MAC 協(xié)議的兩個(gè)主機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第二章 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀 ____________________________________________________________________________________________ 6 要目標(biāo)是 :組網(wǎng)絡(luò)；共享信道接入。網(wǎng)絡(luò)層主要研究傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和各種傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 5. 應(yīng)用層。 1. 能量管理。負(fù)責(zé)保持網(wǎng)絡(luò)連通和數(shù)據(jù)有效傳輸。負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、診斷，并向用戶提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)接口，通常包含數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和故障處理等功能。 DSN 多用于軍事、商業(yè)領(lǐng)域，安全性是重要的研究?jī)?nèi)容。由于晶體振蕩器頻率的差異及諸多物理因素的干擾，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘會(huì)出現(xiàn)時(shí)間偏差。由于WSN 具有低功耗、自組織和通信距離有限等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的 GPS 等算法不再適合WSN。 3. 應(yīng)用服務(wù)接口。 研究問(wèn)題在 WSN 體系結(jié)構(gòu)中的位置 本文研究的數(shù)據(jù)分發(fā)策略 集中于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，屬于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)管理的能量控制和拓?fù)淇刂?。由于?jié)點(diǎn)的移動(dòng)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)入相互通信范圍而交換數(shù)據(jù)，這種節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的逐條轉(zhuǎn)發(fā)就可以將數(shù)據(jù)從源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)。它們靠不能補(bǔ)充能量的電池供電，具有優(yōu)先的 能量。 一種是按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，分為三?lèi)： 1. 源節(jié)點(diǎn)到 sink 節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分發(fā)。 3. sink 節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分發(fā)。 2. 連續(xù)數(shù)據(jù)分發(fā)（ continuous dissemination）。 第三種是根據(jù)應(yīng)用類(lèi)型，也分為三類(lèi)： 1. 固定源節(jié)點(diǎn)與固定 sink 節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)分發(fā)。用戶使用如 PDA 等移動(dòng)設(shè)備在傳感器區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，通過(guò)查詢?cè)垂?jié)點(diǎn)來(lái)獲得有關(guān)對(duì)象的當(dāng)前狀態(tài)或進(jìn)來(lái)目標(biāo)活動(dòng)的概況。具體闡述協(xié)議的基本思想，適用情況，性能和流程為偽代碼并將兩者進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于事件數(shù)比較多的情況，維護(hù)事件表和處理代理所花費(fèi)的開(kāi)銷(xiāo)會(huì)急劇增長(zhǎng)。 最壞的情況：所有節(jié)點(diǎn)都遇不到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，消息在其他所有節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)發(fā)，則能量消耗 E= em? ，時(shí)間消耗 T 。 Step1 判斷自身是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 Step6。 Step5 碰撞節(jié)點(diǎn)若是目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)，修改全局變量 stop。 定向傳播協(xié)議的適用情況 適合應(yīng)用在范圍較小，傳感器節(jié)點(diǎn)較少的傳感器網(wǎng)絡(luò)中。 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第三章 典型協(xié)議分析 ____________________________________________________________________________________________ 12 pm ??21pm ??21 定向傳播協(xié)議的性能分析 假設(shè)同 。 定向傳播協(xié)議在本設(shè)計(jì)中的運(yùn)行流程偽代碼（以傳感器節(jié)點(diǎn)為單位） Process direct 選擇初始化節(jié)點(diǎn)數(shù)量，選中定向傳播協(xié)議，開(kāi)始演示。 Step3 判斷節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 Step6。 Step7 調(diào)用 move()進(jìn)行移動(dòng)。時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)越多，整個(gè)系統(tǒng)消耗的活動(dòng)能量就越多。即權(quán)衡時(shí)間成本和能量成本，使得二者都維持在較低的水平。數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的通信傳輸，消耗較多的能量。 界面顯示運(yùn)行過(guò)程。 Step4 碰撞節(jié)點(diǎn)是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 7。 Step8 調(diào)用 move()進(jìn)行移動(dòng)。 3. X 和 Y 同時(shí)變化且互相獨(dú)立。 此時(shí)有 ， ， 則 , 即 。節(jié)點(diǎn)沿 x 軸與 y 軸方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同且坐標(biāo)軸均勻，因此在某一時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)距離遠(yuǎn)點(diǎn)越遠(yuǎn)的概率越小。 由此，給定時(shí)間范圍和給定值 p，根據(jù)鄰域的大小（即 L 的大?。?，可將整個(gè)傳感器區(qū)域劃分為不同的子區(qū)域，使移動(dòng) sink 沿區(qū)域邊界經(jīng)過(guò)每一個(gè)子區(qū)域。將整個(gè)屏幕區(qū)域劃分為 16 個(gè)等大的舉行子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域的中心坐標(biāo)如下。最后結(jié)合兩種協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了權(quán)衡改進(jìn)，以適應(yīng)更廣泛的范圍，取得更加優(yōu)化的性能。 第二層為數(shù)據(jù)處理層，以時(shí)間為單位，調(diào)用函數(shù)控制各個(gè)源節(jié)點(diǎn)和 sink 節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)移動(dòng)，判定各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否在其他節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)，并根據(jù)情況傳輸或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。可以設(shè)置整個(gè)傳感器區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。選擇第一個(gè)選項(xiàng)，系統(tǒng)將模擬謠言傳播協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)。 圖 模擬系統(tǒng)功能描述圖 —— 選擇協(xié)議并運(yùn)行 第三個(gè)功能模塊為網(wǎng)格模式，如下圖 。選擇后系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行模擬。但是所有節(jié)點(diǎn)均具有同樣的屬性和方法，可以堪稱(chēng)同一個(gè)類(lèi)。 //傳感器編號(hào) int x。 //標(biāo)志位，判斷是否攜帶消息， 0 不攜帶， 1 攜帶 int target。 //傳感器 x 方向速度 int yv。以下均是用于管理的全局變量： SensorNode nodesArray[100]。 //時(shí)間總消耗 Int powerCost。該函數(shù)先讀取節(jié)點(diǎn)速度大小和方向，然后與判斷是否會(huì)移動(dòng)出傳感器區(qū)域邊界，如果出邊界，則將速度反向并進(jìn)行移動(dòng)，不出邊界則按照原速度進(jìn)行移動(dòng)。 int xv = nodesArray[i].GetXv()。 //判斷邊界 //x 方向出邊界 if (x40||x1240) { nodesArray[i].SetXv(xv)。 //重新設(shè)置 x 軸速度、方向，以 50%的概率 +1 或者 1 if (rand()%2==0) { nodesArray[i].SetXv(1)。 } } 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 21 模擬系統(tǒng)的表現(xiàn)形式 以窗口程序?yàn)楸憩F(xiàn)形勢(shì)，使用 C++編程語(yǔ)言。 模擬系統(tǒng)流程圖 模擬系統(tǒng)演示流程圖 圖 模擬系統(tǒng)演示流程圖 設(shè)置結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，系統(tǒng)初始化 開(kāi)始 選擇數(shù)據(jù)傳播協(xié)議 模擬系統(tǒng)開(kāi)始反復(fù)描繪、擦出傳感器節(jié)點(diǎn)，演示數(shù)據(jù)分發(fā)過(guò)程，直至信息到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 顯示整個(gè)過(guò)程中的能量消耗和時(shí)間消耗 結(jié)束 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 22 謠言傳播協(xié)議流程圖 N Y N Y Y N Y Y N 圖 謠言傳播協(xié)議流程圖 開(kāi)始 自身是否攜帶消息？ 遍歷所有節(jié)點(diǎn)，由直角坐標(biāo)系中兩點(diǎn)距離公式計(jì)算兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間距離 D D 小于或等于半徑？ 碰撞節(jié)點(diǎn)是否帶有消息？ 傳遞消息 給碰撞節(jié)點(diǎn)，自身能量減少 1000 碰撞節(jié) 點(diǎn)是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)？ 自身能量減少 1，調(diào)用 move（）進(jìn)行移動(dòng) 結(jié)束 修改系統(tǒng)變量 stop，使模擬過(guò)程結(jié)束 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 23 定向傳播協(xié)議流程圖 N Y N Y N Y 圖 定向傳播協(xié)議流程圖 改進(jìn)后的協(xié)議流程圖 圖 改進(jìn)后的協(xié)議流程圖 開(kāi)始 自身是否攜帶消息？ 遍歷所有節(jié)點(diǎn)，由直角坐標(biāo)系中兩點(diǎn)距離公式計(jì)算兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間距離 D D 小于或等于半徑？ 傳遞消息給碰撞節(jié)點(diǎn)，自身能量減少 1000，修改系統(tǒng)變量stop，使模擬過(guò)程結(jié)束 自身能量減少 1，調(diào)用 move（）進(jìn)行移動(dòng) 結(jié)束 碰撞節(jié) 點(diǎn)是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)？ 開(kāi)始 產(chǎn)生 10 以內(nèi)隨機(jī)數(shù) n 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) __________________________________________________________________________