無(wú)線代理傳感器網(wǎng)絡(luò)的小世界效應(yīng)-資料下載頁(yè)
2025-06-20 05:49本頁(yè)面
【正文】 位面積中1000個(gè)隨即分布的發(fā)射傳感器組成的系統(tǒng)，沒有捷徑節(jié)點(diǎn)對(duì)的極限情況和有40個(gè)捷徑節(jié)點(diǎn)對(duì)的情況圖9表示的是將M捷徑節(jié)點(diǎn)對(duì)加入系統(tǒng)后所產(chǎn)生的影響，系統(tǒng)是由1000個(gè)移動(dòng)設(shè)備隨機(jī)分布在單位面積中構(gòu)成。圖10進(jìn)一步表明了沒有捷徑節(jié)點(diǎn)對(duì)和有40個(gè)捷徑節(jié)點(diǎn)對(duì)的差異。系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)對(duì)平均距離的最大值顯著下降，但它的R*位置并沒有改變。6．小世界網(wǎng)絡(luò)中的代理器對(duì)adhoc網(wǎng)絡(luò)的研究引導(dǎo)我們考慮將它應(yīng)用于其它幾個(gè)不同的領(lǐng)域。在每種應(yīng)用領(lǐng)域中我們都假設(shè)設(shè)備能夠在它們自己和鄰居之間中轉(zhuǎn)信息以保證信息的傳播。我們還假設(shè)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中包含一些較小的簇，這些簇是一些設(shè)備因交流需要而形成的。另外，“捷徑”的應(yīng)用既可能加重也可能減輕長(zhǎng)程交流體系的負(fù)擔(dān)。第一種應(yīng)用情形可通過步兵班，大量的PDA用戶或移動(dòng)代理器來(lái)解釋。每種情況下我們都希望設(shè)備或代理器是高度移動(dòng)并且有很高的移動(dòng)頻率。我們默認(rèn)沒有哪個(gè)設(shè)備具有比其它設(shè)備更高的傳播能量（或者更多的電池容量）；這可以在傳感器網(wǎng)絡(luò)中或PDA用戶群以及軍隊(duì)下級(jí)組織中發(fā)現(xiàn)這種情況。這些情況下利用“領(lǐng)導(dǎo)”選舉法則選擇一個(gè)單位作為較小的團(tuán)簇之間以及剩余節(jié)點(diǎn)之間的橋梁；這些簇中其它所有節(jié)點(diǎn)將通過選出的“捷徑”設(shè)備來(lái)中轉(zhuǎn)它們的信息或請(qǐng)求。軍隊(duì)中的情況我們沒有考慮安全和加密法則。電池的利用必須認(rèn)真對(duì)待，以免無(wú)意中中斷了網(wǎng)絡(luò)。為了使代理器或設(shè)備利用最少的傳送能量中轉(zhuǎn)信息，我們提出“領(lǐng)導(dǎo)選舉”法則應(yīng)該使用基于位置決定的方式。在流量很大時(shí)，充當(dāng)捷徑的設(shè)備可通過轉(zhuǎn)移控制信息給系統(tǒng)中的其它節(jié)點(diǎn)以防止崩潰。第二種應(yīng)用情形是關(guān)于典型的公司無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，大量的無(wú)線接入點(diǎn)將嵌入公司的基礎(chǔ)設(shè)施中。這些固定的接入口就像無(wú)線和有線設(shè)備間的捷徑。移動(dòng)設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備中的代理器能夠在它們自己之間和基站之間中轉(zhuǎn)信息來(lái)進(jìn)行簇內(nèi)部交流。接入點(diǎn)位置選定有一定的彈性。無(wú)線接入點(diǎn)就像移動(dòng)設(shè)備間的中轉(zhuǎn)站以進(jìn)行簇內(nèi)部交流。因?yàn)樗鼈兺ǔＲ恢迸c電源相連，所以基站可以根據(jù)要求改變電量的傳送。接入點(diǎn)彼此間應(yīng)該放置的足夠近以保證完全覆蓋，但又不能太緊以防信號(hào)干擾。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備從多個(gè)接入點(diǎn)接收到信號(hào)時(shí)，它們既可以選擇信號(hào)最強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)也可以選擇離信息目的地最近的節(jié)點(diǎn)。理想的做法是將那些有“捷徑”的節(jié)點(diǎn)放在這個(gè)區(qū)域的中央，在這個(gè)位置移動(dòng)設(shè)備可用來(lái)減少只進(jìn)行簇內(nèi)部交流而不需進(jìn)行轉(zhuǎn)移的信息數(shù)量。最后一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是adhoc網(wǎng)絡(luò)，它是由可自由移動(dòng)的設(shè)備組成的散射網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的，就像現(xiàn)在開發(fā)的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的設(shè)備。如廣告中所說這些設(shè)備大量生產(chǎn)的成本很低，但電池壽命很短。另外，它們一旦布置好了就不能移動(dòng)，由于這個(gè)原因它們必須布置成很高的密度模式，以便在設(shè)備與團(tuán)簇之間提供較多的交流路徑。捷徑采取的形式是在接近散射網(wǎng)絡(luò)的地方放置額外的傳感器；它們可以將散射網(wǎng)絡(luò)所積累的任何信息中轉(zhuǎn)給網(wǎng)絡(luò)中的剩余節(jié)點(diǎn)。在所有的應(yīng)用場(chǎng)合中，我們發(fā)現(xiàn)捷徑可有效地減少設(shè)備或代理器的平均路徑距離。它所產(chǎn)生的局部影響是：可減少在儲(chǔ)存并轉(zhuǎn)發(fā)模型中的每條信息的內(nèi)部?jī)?chǔ)存空間；可減少必須用于處理其它信息而消耗的傳感器平均能量；可減少系統(tǒng)中出現(xiàn)中轉(zhuǎn)瓶頸的幾率。7．結(jié)論與討論在組成網(wǎng)絡(luò)的傳感器中增加少量隨機(jī)連接能明顯減少全連通系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)對(duì)平均距離。這也會(huì)降低不完全連通系統(tǒng)中孤立簇的數(shù)量。因此我們可以使高能量的（遠(yuǎn)程）傳感器或移動(dòng)代理器網(wǎng)絡(luò)從較便宜的短程設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中獲益。當(dāng)考慮用于保存連通路徑信息的所需內(nèi)存和較少的用于傳送信息的計(jì)算資源（因此使傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和設(shè)備的長(zhǎng)壽命成為可能）時(shí)，成本是可測(cè)量的。網(wǎng)絡(luò)中的捷徑允許我們連接其它不同的簇――通過我們?cè)谡撐闹杏懻摰膬煞N機(jī)制中的任意一種――特殊的長(zhǎng)程節(jié)點(diǎn)或類似光纖的基礎(chǔ)設(shè)施。最近的工作描述了用橢圓形代替圓形時(shí)產(chǎn)生的“碎片打包”效應(yīng)。當(dāng)確定橢圓形交流模式的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生另外兩個(gè)變量。橢圓的離心率可有效地描述設(shè)備x軸和y軸的交流范圍的差異，它是第一變量；第二個(gè)變量是橢圓的相對(duì)方向。如果橢圓隨機(jī)生成，人們會(huì)本能地認(rèn)為打包現(xiàn)象比圓形模式更難處理。我們現(xiàn)在就在研究這些不對(duì)稱效應(yīng)――這與不同的天線構(gòu)造相一致。這里描述的關(guān)于圖的分析技巧既可以用在形象化的連通性問題也可用在定量提高傳感器或移動(dòng)設(shè)備系統(tǒng)性價(jià)比的分析策略中。最后，我們相信混合的分析方法比如移動(dòng)代理器軟件能使代理器（它們只具有不完整的信息）在全局空間中處理任務(wù)時(shí)盡可能好的利用本地信息。8．致謝作者衷心感謝Massey大學(xué)和Allan Wilson中心提供的Helix超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)論文中模型構(gòu)建和數(shù)據(jù)處理的支持。
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