【正文】 邊系統(tǒng)使用的變量，定義為全局變量。 //試驗(yàn)次數(shù)編號(hào) 節(jié)點(diǎn)隨機(jī)移動(dòng)的 move 函數(shù) 每次節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)移動(dòng)時(shí)調(diào)用該函數(shù)。 y = y + yv。 }else{ nodesArray[i].SetYv(1)。在該模型中，若干個(gè)黃色圓形物體分布在窗口區(qū)域內(nèi)，其中 源節(jié)點(diǎn)為綠色，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為紅色。 } //y 方向出邊界 if (y40||y728) { nodesArray[i].SetYv(yv)。每次移動(dòng)過(guò)后就重新 隨機(jī)設(shè)置速度，以保證每次移動(dòng)的隨機(jī)性。 //節(jié)點(diǎn)數(shù)組，用于容納節(jié)點(diǎn)實(shí)例 int methord。 //目標(biāo)節(jié)點(diǎn)編號(hào) int status。在圖形表示中， sink 節(jié)點(diǎn)為藍(lán)色，源節(jié)點(diǎn)為綠色，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為紅色，以示區(qū)分。系統(tǒng)將模擬 中提出的網(wǎng)格劃分協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)，選擇第一項(xiàng)，在每個(gè)子區(qū)域內(nèi)使用謠言傳播協(xié)議。選擇第一項(xiàng)初始化 10 個(gè)節(jié)點(diǎn)，選擇第二表示層 數(shù)據(jù)處理層 分析層 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) ____________________________________________________________________________________________ 17 項(xiàng)初始化 30 個(gè)節(jié)點(diǎn)，選擇第三項(xiàng)手動(dòng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)數(shù)量， 1 到 100。 在上述基礎(chǔ)上，對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)規(guī)劃和詳細(xì)設(shè)計(jì)如下。在每個(gè)子區(qū)域中，只需將消息傳播給一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，再由此中間節(jié)點(diǎn)按照上述改進(jìn)后的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)，這樣既節(jié)省了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間和能量消耗，也節(jié)省了sink 節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)成本。 這說(shuō)明離原點(diǎn)越遠(yuǎn)概率越小。 傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 在本系統(tǒng)中，采用笛卡爾直角坐標(biāo)系。 Step1 判斷節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，以 30%的概率進(jìn)入休眠狀態(tài)，若活動(dòng)則繼續(xù)，若休眠則跳至步驟 8。 改進(jìn)方法 b 分析傳感器的狀態(tài)，有活動(dòng)、休眠、數(shù)據(jù)傳輸三種。 協(xié)議性能比較 通過(guò)對(duì)兩種協(xié)議的性能進(jìn)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(shí)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(shí)間成本高。 界面顯示運(yùn)行過(guò)程。在規(guī)模較小時(shí)，該協(xié)議 能夠有效地降低信息傳輸成本，將通信代價(jià)限制在最低的范圍內(nèi)。 Step2 碰撞檢測(cè)，是否有其他節(jié)點(diǎn)在范圍內(nèi)，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 Step6。同時(shí)，由于謠言路由使用隨機(jī)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。 3. 移動(dòng)源節(jié)點(diǎn)與移動(dòng) sink 節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)分發(fā)。每個(gè)源節(jié)點(diǎn)定期的發(fā)送數(shù)據(jù)給 sink 節(jié)點(diǎn)，需要定期重建路徑。源節(jié)點(diǎn)把探測(cè)到的感知數(shù)據(jù)發(fā) 送給 sink節(jié)點(diǎn)。 機(jī)會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的分類 網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)一般可以分成兩類： 1. 具有通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)，稱為源節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是多種多樣的，針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境，有各種應(yīng)用層的協(xié)議，如任務(wù)安排和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議、節(jié)點(diǎn)查詢和數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議等。而時(shí)鐘同步對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要，如安全協(xié)議中的時(shí)間戳、數(shù)據(jù)融合中數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記、帶有睡眠機(jī)制的MAC 層協(xié)議等都需要不同程度的時(shí)間同步。 需要根據(jù) DSN 的能量受限、自組織、節(jié)點(diǎn)易損壞等特點(diǎn)設(shè)計(jì)新型的全分布式管理機(jī)制。負(fù)責(zé)控制節(jié)點(diǎn)對(duì)能量的使用。傳感器網(wǎng)絡(luò)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(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)的可用性以及優(yōu)缺點(diǎn)；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(yīng)用的能源有效性路由算法的研究、動(dòng)態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)的路徑重構(gòu)技術(shù)的研究等。 2. 數(shù)據(jù)鏈路層。這些研究構(gòu)成了機(jī)會(huì)組網(wǎng)的理論基礎(chǔ)。機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)可以看成是具有一般 DTN 網(wǎng)絡(luò)特征的無(wú)線自組網(wǎng)。 第七章進(jìn)行總結(jié)，闡述提出的新型傳輸協(xié)議的優(yōu)勢(shì)。第二章介紹機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，引出機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的概念及其理論基礎(chǔ)，分析網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成和通信特征，進(jìn)而闡述本文研究?jī)?nèi)容在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次中所處的位置。無(wú)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?？茖W(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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)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。 1. 在軍事領(lǐng)域 。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。通過(guò)不同空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過(guò)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]。 關(guān)鍵詞： 無(wú)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。所以無(wú)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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。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。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。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)。 3. 低功耗。 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。 2. 在環(huán)境領(lǐng)域。嵌入家具和家電中的傳感器和執(zhí)行單元組成的無(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)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。 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。 目前機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)還沒有一個(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)。 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。 1. 物理層協(xié)議。 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。 5. 應(yīng)用層。負(fù)責(zé)保持網(wǎng)絡(luò)連通和數(shù)據(jù)有效傳輸。 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。 研究問題在 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?。它們靠不能補(bǔ)充能量的電池供電，具有優(yōu)先的 能量。 3. sink 節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分發(fā)。 第三種是根據(jù)應(yīng)用類型，也分為三類： 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)。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。 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 。 Step5 碰撞節(jié)點(diǎn)若是目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)，修改全局變量 stop。 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 。 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。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。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。 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。 3. X 和 Y 同時(shí)變化且互相獨(dú)立。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。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。 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。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)。選擇后系統(tǒng)開始進(jìn)行模擬。 //傳感器編號(hào) int x。 //傳感器 x 方向速度 int yv。 //時(shí)間總消耗 Int powerCost。 int xv = nodesArray[i].GetXv()。 //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)。 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 開始 選擇數(shù)據(jù)傳播協(xié)議 模擬系統(tǒng)開始反復(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) __________________________________________________________________________