【正文】 3. 查詢驅(qū)動數(shù)據(jù)分發(fā)?？捎糜诒O(jiān)測和跟蹤移動目標(biāo)的傳感器網(wǎng)絡(luò)。 謠言傳播協(xié)議性能分析 假設(shè)：在傳感器區(qū)域內(nèi)有 1 個信息源節(jié)點， 1 個信息目標(biāo)節(jié)點，另有 m 個普通節(jié)點，每個節(jié)點每單位時間內(nèi)進入另一節(jié)點通信半徑的概率為 p，每一次數(shù)據(jù)傳遞消耗能量為 e，總能量消耗為 E，總時間消耗為 T。 Step3 碰撞節(jié)點是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 Step6。但隨著問題規(guī)模的擴大，源節(jié)點與目標(biāo)節(jié)點相遇的幾率急劇減小，數(shù)據(jù)分發(fā)的時間成本急劇增長。 Step1 判斷自身是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至 Step6。 若考慮節(jié)點活動時的能量消耗，即節(jié)點不進行數(shù)據(jù)傳輸，僅僅探測是否有其他節(jié)點進入自己的通信范圍內(nèi)，這樣的探測消耗和移動所造成的能量消耗。活動狀態(tài)時，傳感器節(jié)點處于探測階段，即使沒有消息需要傳輸，也維持一定的能量消耗。 Step2 判斷自身是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 7。對傳感器節(jié)點的隨機移動進行模擬，每個傳感器節(jié)點都有屬性 X 和 Y 記錄節(jié)點坐標(biāo)，節(jié)點每秒鐘移動一次，移動時遵循以下規(guī)律： 1. X 以 50%的概率加 1 或減 1。 同理可得 y 軸上存在同樣規(guī)律。 網(wǎng)格 劃分協(xié)議具體描述 如下圖 ，在整個傳感器區(qū)域內(nèi)（模擬為整個 1280*768 的屏幕區(qū)域，左上角左邊（ 0,0），右下角坐標(biāo)（ 1280,768））隨機分布有若干個節(jié)點，其中有一個是目標(biāo)節(jié)點。 模擬系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)如下圖 所示，由三個 層次構(gòu)成。選擇后系統(tǒng)開始初始化。選擇第二項，在每個子區(qū)域內(nèi)使用定向傳播協(xié)議。以下是 SensorNode 類的部分定義。 //標(biāo)志位，判斷節(jié)點是否活動， 0 不活動， 1 活動 int powerleft。 //協(xié)議方法編號，用于記錄當(dāng)前使用協(xié)議 int totalNumber。 void Move(int i) { //讀取速度 int x = nodesArray[i].GetX()。 } //按照節(jié)點當(dāng)前速度、方向進行移動 nodesArray[i].SetX(nodesArray[i].GetX()+nodesArray[i].GetXv())。每個物體隨時間而隨機運動，每當(dāng)物體之間發(fā)生相互碰撞，即物體產(chǎn)生相交或重疊時，相應(yīng)的改變物體顏色，通過物體顏色的變化表示消息傳輸和存儲的過程，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點稱為綠色時表示消息已經(jīng)由源節(jié)點到達目標(biāo)節(jié)點，演示過程結(jié)束。 } //重新設(shè)置 y 軸速度、方向，以 50%的概率 +1 或者 1 if (rand()%2==0) { nodesArray[i].SetYv(1)。 x = x + xv。 //標(biāo)志位，判斷演示是否結(jié)束， 1 為結(jié)束 int counter。 } Move() //移動函數(shù)，使傳感器移動到下一個位置 機會傳感器網(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)計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 19 { ...... } Transfer() //傳輸函數(shù)，在傳感器間通信，傳遞消息 { ...... } ...... }。 //傳感器位置 y 坐標(biāo) int radius。點擊彈出對話框，顯示程序作者。選擇第三個選項，系統(tǒng)將模擬 中提出的改進后的協(xié)議進行 數(shù)據(jù)分發(fā)。 第三層為分析層，根據(jù)數(shù)據(jù)處理層所記錄的各類參數(shù)，產(chǎn)生性能分析的表格，將謠言傳播協(xié)議、定向傳播協(xié)議和改進后的協(xié)議的各項代價進行比較，并繪制曲線圖，得出分 析結(jié)論。 圖 Sink 節(jié)點運動路線圖 在每個子區(qū)域內(nèi)， Sink 節(jié)點對其中的普通節(jié)點進行數(shù)據(jù)的傳播。即在某一時間范圍內(nèi)，節(jié)點將在初始位置附近的某一鄰域內(nèi)運動。 證明：經(jīng)過若干時間之后，物體坐標(biāo)離原點距離越小的概率越大 考慮 x 軸上的移動問題，設(shè)該物體每秒鐘移動 1 個單位長度，經(jīng)過時間 t，物體的坐標(biāo)為 x，初始坐標(biāo)為 (0,0)。 Step6 碰撞節(jié)點若是目標(biāo)節(jié)點，修改全局變量 stop。而仍有 70%的傳感器處于活動狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)信息的流通。即節(jié)點遇到非目標(biāo)節(jié)點的中間節(jié)點時，進行 數(shù)據(jù)傳輸?shù)母怕?P 決定的該協(xié)議的時間成本和能量成本。 Step5 修改全局變量 stop。 最壞的情況：源節(jié)點永遠無法遇到目標(biāo)節(jié)點，則能量消耗 E=0，時間消耗T ?? 。 Step7 調(diào)用 move()進行移動。 （易得 E em? ,1T ） 謠言傳播協(xié)議在本設(shè)計中的運行流程偽代碼（以傳感器節(jié)點為單位） Process flood 選擇初始化節(jié)點數(shù)量，選中謠言傳播協(xié)議，開始演示。 謠言傳播協(xié)議的適用情況 適合應(yīng)用在數(shù)據(jù)傳輸量較少的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，它可以看成是一種特殊的定向擴散路由協(xié)議。也是最為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)。 第二種是根據(jù)通信周期，分為三類： 1. 事件驅(qū)動（ eventdriven）數(shù)據(jù)分發(fā)。 源節(jié)點的主要目的是從監(jiān)測環(huán)境中收集用戶感興趣的數(shù)據(jù)，在移動節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，將數(shù)據(jù)發(fā)送給 sink 節(jié)點。在接下來的內(nèi)容中，會具體闡述如何設(shè)計數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議、如何控制節(jié)點休眠狀態(tài)和通過實現(xiàn)改進的協(xié)議達到能量時間的雙重節(jié)約的效果。 WSN 的定位就是未知節(jié)點通過定位技術(shù)獲得自身位置信息的過程。 應(yīng)用支撐平臺 建立在分層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的基礎(chǔ)上，它包括一系列 給予檢測任務(wù)的應(yīng)用層軟件，通過應(yīng)用服務(wù)接口和網(wǎng)絡(luò)管理接口來為終端用戶提供具體的應(yīng)用支持。拓?fù)涔芾淼哪康木褪窃诒３志W(wǎng)絡(luò)連通和數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)那疤嵯?，協(xié)調(diào) DSN 中各個節(jié)點的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用十分廣泛，其中一些重要的應(yīng)用領(lǐng)域有：軍事方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以布置在敵方的陣地上，用來收集敵方一些重要目標(biāo)信息，并跟蹤敵方的軍事動向：環(huán)境檢測方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠用來檢測空氣的質(zhì)量，并跟蹤污染源；民用方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也可用來構(gòu)建智能家居和個人健康等系統(tǒng)。主要完成數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)傳感器與傳感器、傳感器與觀察者之間的通信，支持多傳感器協(xié)作完成大型感知任務(wù)。物理層傳輸方式涉及 DSN 采用的 傳輸媒體、選擇的頻段及調(diào)制方式。Grossglauser 等人提出的方法是源節(jié)點必須緩存數(shù)據(jù)直到進入目標(biāo)節(jié)點通信范圍內(nèi)才允許傳輸數(shù)據(jù)，但這種方法的延遲很大。 圖 機會網(wǎng)絡(luò)示意圖 機會網(wǎng)絡(luò)的部分概念來源于早期的延遲容忍網(wǎng)絡(luò) DTN(delay tolerant work)[7] 研究。本章最后會給出使用的隨機移動模型，并分析他的運動規(guī)律，以此為依據(jù)，提出新的適用于機會網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)分是機會傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€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)的生存時間，設(shè)計能量有效的數(shù)據(jù)分發(fā)策略就能夠為網(wǎng)絡(luò)提供更加優(yōu)化的性能，必將對傳感器網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展產(chǎn)生深遠影響，進而能夠?qū)C會傳感器網(wǎng)絡(luò)在各個行業(yè)的實際應(yīng)用產(chǎn)生極大地促進作用。在家居環(huán)境控制方面，將傳感器節(jié)點放在家庭里不同的房間，可以對各個房問的環(huán)境溫度進行局部控制。 3. 在醫(yī)療領(lǐng)域。對于復(fù)雜環(huán)境的組網(wǎng)，其覆蓋區(qū)域往往會遇到各種電、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。 4. 低成本。 除了傳感器節(jié)點可移動，機會傳感器網(wǎng)絡(luò)還有很多鮮明的特征。通過研究隨機運動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨機運動的節(jié)點會局限在某一范圍內(nèi)運動，因此節(jié)點之間通信機會較少。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 目錄 摘要 .................................................................................................................................I ABSTRACT.................................................................................................................. II 第一章 概述 .................................................................................................................. 1 機會網(wǎng)絡(luò)的研究背景 ....................................................................................... 1 機會網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用及研究意義 ........................................................................... 2 本文研究內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu) ............................................................................... 3 第二章 機會傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀 .......................................................................... 4 機會傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念和理論基礎(chǔ) ............................................................... 4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) ........................................................................... 5 分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 ............................................................................. 5 網(wǎng)絡(luò)管理平臺 ......................................................................................... 6 應(yīng)用支撐平臺 ......................................................................................... 7 研究問題在 WSN 體系結(jié)構(gòu)中的位置 ............................................................ 7 機會傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信特征 ........................................................................... 7 機會傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點的分類 ................................................. 8 機會傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分發(fā)的分類 ..................................................... 8 第三章 典 型協(xié)議分析 ................................................................................................ 10 謠言傳播協(xié)議分析 ......................................................................................... 10 謠言協(xié)議的基本思想 ........................................................................... 10 謠言傳播協(xié)議的適用情況 ................................................................... 10 謠言傳播協(xié)議性能分析 ....................................................................... 10 謠言傳播協(xié)議在本設(shè)計中的運行流程偽代碼（以傳感器節(jié)點為單位） ................................................................................................................ 11 定向傳播協(xié)議分析 ......................................................................................... 11 定向傳播協(xié)議的基本思想 ................................................................... 11