【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。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。究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。

　　

【正文】 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)議進行數據分發(fā)，這樣既節(jié)省了整個網絡的時間和能量消耗，也節(jié)省了sink 節(jié)點的運動成本。 網格 劃分協(xié)議具體描述 如下圖 ，在整個傳感器區(qū)域內（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（ 1280,768））隨機分布有若干個節(jié)點，其中有一個是目標節(jié)點。 Sink 節(jié)點的信號覆蓋半徑為 40，則 Sink 節(jié)點的活動范圍是以（ 40， 40），（ 1240,728）為對點的矩形區(qū)域。將整個屏幕區(qū)域劃分為 16 個等大的舉行子區(qū)域，每個子區(qū)域的中心坐標如下。 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，經過每個子區(qū)域的中心，從而遍歷整個傳感器區(qū)域。 圖 Sink 節(jié)點運動路線圖 在每個子區(qū)域內， Sink 節(jié)點對其中的普通節(jié)點進行數據的傳播。 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 16 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 針對畢業(yè)設計題目要求，深入分析兩種重要的數據傳輸協(xié)議 —— 謠言傳播協(xié)議和定向傳播協(xié)議后，結合機會傳感器網絡的特征，分析比較兩種協(xié)議的性能，總結兩種協(xié)議各自的適用范圍和適用情況，再根據問題的規(guī)模進行取舍。最后結合兩種協(xié)議的優(yōu)缺點，進行了權衡改進，以適應更廣泛的范圍，取得更加優(yōu)化的性能。 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。 模擬系統(tǒng)的體系結構 系統(tǒng)如下圖 所示，由三個 層次構成。 圖 模擬系統(tǒng)層次架構圖 第一層為表示層，繪制圖形界面，實時更新畫面并顯示節(jié)點運動、信息傳播的信息，便于直接觀察。 第二層為數據處理層，以時間為單位，調用函數控制各個源節(jié)點和 sink 節(jié)點的隨機移動，判定各個節(jié)點是否在其他節(jié)點的通信范圍內，并根據情況傳輸或存儲數據信息。同時向表示層提供數值依據，并記錄通信代價和時間代價。 第三層為分析層，根據數據處理層所記錄的各類參數，產生性能分析的表格，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 析結論。 模擬系統(tǒng)的功能描述 整個系統(tǒng)有 4 個功能模塊，如下圖 ，其中第一個模塊為初始化模塊?？梢栽O置整個傳感器區(qū)域內節(jié)點的數量。選擇第一項初始化 10 個節(jié)點，選擇第二表示層 數據處理層 分析層 機會傳感器網絡數據分發(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)點數量， 1 到 100。選擇后系統(tǒng)開始初始化。 圖 模擬系統(tǒng)功能描述圖 —— 初始化 第二個功能模塊為運行，如下圖 。選擇第一個選項，系統(tǒng)將模擬謠言傳播協(xié)議進行數據分發(fā)。選擇第二個選項，系統(tǒng)將模擬定向傳播協(xié)議進行數據分發(fā)。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 數據分發(fā)。選擇后系統(tǒng)開始進行模擬。 圖 模擬系統(tǒng)功能描述圖 —— 選擇協(xié)議并運行 第三個功能模塊為網格模式，如下圖 。系統(tǒng)將模擬 中提出的網格劃分協(xié)議進行數據分發(fā)，選擇第一項，在每個子區(qū)域內使用謠言傳播協(xié)議。選擇第二項，在每個子區(qū)域內使用定向傳播協(xié)議。選擇第三項，在每個子區(qū)域內使用 中提出的改進后的協(xié)議。選擇后系統(tǒng)開始進行模擬。 圖 模擬系統(tǒng)功能描述圖 —— 選擇網格協(xié)議并運行 機會傳感器網絡數據分發(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。點擊彈出對話框，顯示程序作者。 圖 模擬系統(tǒng)功能描述圖 —— 幫助 模擬系統(tǒng)主要類和屬性 傳感器節(jié)點 傳感器節(jié)點分為 sink 節(jié)點、源節(jié)點和目標節(jié)點。但是所有節(jié)點均具有同樣的屬性和方法，可以堪稱同一個類。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。以下是 SensorNode 類的部分定義。 Class SensorNode //傳感器節(jié)點類，省略部分代碼和函數 { private: Int number。 //傳感器編號 int x。 //傳感器位置 x 坐標 int y。 //傳感器位置 y 坐標 int radius。 //傳感器通信半徑 int withmessage。 //標志位，判斷是否攜帶消息， 0 不攜帶， 1 攜帶 int target。 //目標節(jié)點編號 int status。 //標志位，判斷節(jié)點是否活動， 0 不活動， 1 活動 int powerleft。 //傳感器剩余能量 int xv。 //傳感器 x 方向速度 int yv。 //傳感器 y 方向速度 public: SensorNode() //構造方法 { Initiate()。 } Move() //移動函數，使傳感器移動到下一個位置 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 19 { ...... } Transfer() //傳輸函數，在傳感器間通信，傳遞消息 { ...... } ...... }。 用于管理的全局變量 有些變量如“節(jié)點總數”、“能量總消耗”等不屬于單獨節(jié)點屬性，但又需記錄保存一邊系統(tǒng)使用的變量，定義為全局變量。以下均是用于管理的全局變量： SensorNode nodesArray[100]。 //節(jié)點數組，用于容納節(jié)點實例 int methord。 //協(xié)議方法編號，用于記錄當前使用協(xié)議 int totalNumber。 //節(jié)點總數 int timeCost。 //時間總消耗 Int powerCost。 //能量總消耗 int stop。 //標志位，判斷演示是否結束， 1 為結束 int counter。 //試驗次數編號 節(jié)點隨機移動的 move 函數 每次節(jié)點進行隨機移動時調用該函數。該函數先讀取節(jié)點速度大小和方向，然后與判斷是否會移動出傳感器區(qū)域邊界，如果出邊界，則將速度反向并進行移動，不出邊界則按照原速度進行移動。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。 void Move(int i) { //讀取速度 int x = nodesArray[i].GetX()。 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 20 int y = nodesArray[i].GetY()。 int xv = nodesArray[i].GetXv()。 int yv = nodesArray[i].GetYv()。 x = x + xv。 y = y + yv。 //判斷邊界 //x 方向出邊界 if (x40||x1240) { nodesArray[i].SetXv(xv)。 } //y 方向出邊界 if (y40||y728) { nodesArray[i].SetYv(yv)。 } //按照節(jié)點當前速度、方向進行移動 nodesArray[i].SetX(nodesArray[i].GetX()+nodesArray[i].GetXv())。 nodesArray[i].SetY(nodesArray[i].GetY()+nodesArray[i].GetYv())。 //重新設置 x 軸速度、方向，以 50%的概率 +1 或者 1 if (rand()%2==0) { nodesArray[i].SetXv(1)。 }else{ nodesArray[i].SetXv(1)。 } //重新設置 y 軸速度、方向，以 50%的概率 +1 或者 1 if (rand()%2==0) { nodesArray[i].SetYv(1)。 }else{ nodesArray[i].SetYv(1)。 } } 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ____________________________________________________________________________________________ 21 模擬系統(tǒng)的表現(xiàn)形式 以窗口程序為表現(xiàn)形勢，使用 C++編程語言。在該模型中，若干個黃色圓形物體分布在窗口區(qū)域內，其中 源節(jié)點為綠色，目標節(jié)點為紅色。每個物體隨時間而隨機運動，每當物體之間發(fā)生相互碰撞，即物體產生相交或重疊時，相應的改變物體顏色，通過物體顏色的變化表示消息傳輸和存儲的過程，當目標節(jié)點稱為綠色時表示消息已經由源節(jié)點到達目標節(jié)點，演示過程結束。 模擬系統(tǒng)的數據收集和分析機制 系統(tǒng)運行時，由系統(tǒng)管理類的實例記錄并處理每個節(jié)點的相關數據，實時記錄時間消耗和能量消耗信息，當系統(tǒng)演示結束時，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。 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 設置結點個數，系統(tǒng)初始化 開始 選擇數據傳播協(xié)議 模擬系統(tǒng)開始反復描繪、擦出傳感器節(jié)點，演示數據分發(fā)過程，直至信息到達目標節(jié)點 顯示整個過程中的能量消耗和時間消耗 結束 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(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，由直角坐標系中兩點距離公式計算兩個傳感器節(jié)點之間距離 D D 小于或等于半徑？ 碰撞節(jié)點是否帶有消息？ 傳遞消息 給碰撞節(jié)點，自身能量減少 1000 碰撞節(jié) 點是目標節(jié)點？ 自身能量減少 1，調用 move（）進行移動 結束 修改系統(tǒng)變量 stop，使模擬過程結束 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(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 改進后的協(xié)議流程圖 圖 改進后的協(xié)議流程圖 開始 自身是否攜帶消息？ 遍歷所有節(jié)點，由直角坐標系中兩點距離公式計算兩個傳感器節(jié)點之間距離 D D 小于或等于半徑？ 傳遞消息給碰撞節(jié)點，自身能量減少 1000，修改系統(tǒng)變量stop，使模擬過程結束 自身能量減少 1，調用 move（）進行移動 結束 碰撞節(jié) 點是目標節(jié)點？ 開始 產生 10 以內隨機數 n 機會傳感器網絡數據分發(fā)策略研究 第五章 模擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) _____________________________________________________________________________