【正文】 每個物體隨時間而隨機(jī)運(yùn)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(dá)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)。 } //按照節(jié)點當(dāng)前速度、方向進(jìn)行移動 nodesArray[i].SetX(nodesArray[i].GetX()+nodesArray[i].GetXv())。 x = x + xv。 void Move(int i) { //讀取速度 int x = nodesArray[i].GetX()。 //標(biāo)志位，判斷演示是否結(jié)束， 1 為結(jié)束 int counter。 //協(xié)議方法編號，用于記錄當(dāng)前使用協(xié)議 int totalNumber。 } Move() //移動函數(shù)，使傳感器移動到下一個位置 機(jī)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 { ...... } ...... }。 //標(biāo)志位，判斷節(jié)點是否活動， 0 不活動， 1 活動 int powerleft。 //傳感器位置 y 坐標(biāo) int radius。以下是 SensorNode 類的部分定義。點擊彈出對話框，顯示程序作者。選擇第二項，在每個子區(qū)域內(nèi)使用定向傳播協(xié)議。選擇第三個選項，系統(tǒng)將模擬 中提出的改進(jìn)后的協(xié)議進(jìn)行 數(shù)據(jù)分發(fā)。選擇后系統(tǒng)開始初始化。 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(jìn)后的協(xié)議的各項代價進(jìn)行比較，并繪制曲線圖，得出分 析結(jié)論。 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。 圖 Sink 節(jié)點運(yùn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的傳播。 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(jī)分布有若干個節(jié)點，其中有一個是目標(biāo)節(jié)點。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(yùn)動。 同理可得 y 軸上存在同樣規(guī)律。 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)。對傳感器節(jié)點的隨機(jī)移動進(jìn)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。 Step6 碰撞節(jié)點若是目標(biāo)節(jié)點，修改全局變量 stop。 Step2 判斷自身是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 7。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?；顒訝顟B(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。即節(jié)點遇到非目標(biāo)節(jié)點的中間節(jié)點時，進(jìn)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。 若考慮節(jié)點活動時的能量消耗，即節(jié)點不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，僅僅探測是否有其他節(jié)點進(jìn)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。 Step5 修改全局變量 stop。 Step1 判斷自身是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至 Step6。 最壞的情況：源節(jié)點永遠(yuǎn)無法遇到目標(biāo)節(jié)點，則能量消耗 E=0，時間消耗T ?? 。但隨著問題規(guī)模的擴(kuò)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。 Step7 調(diào)用 move()進(jìn)行移動。 Step3 碰撞節(jié)點是否攜帶消息，是則繼續(xù)，否則跳至步驟 Step6。 （易得 E em? ,1T ） 謠言傳播協(xié)議在本設(shè)計中的運(yùn)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(jìn)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。 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(kuò)散路由協(xié)議?？捎糜诒O(jiān)測和跟蹤移動目標(biāo)的傳感器網(wǎng)絡(luò)。也是最為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)。 3. 查詢驅(qū)動數(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)。 2. 源節(jié)點之間的數(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。源節(jié)點通過內(nèi)置的一個或多個無力傳感器，如溫度傳感器、光傳感器等，可對觀察范圍內(nèi)的感知對象產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)。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(jìn)的協(xié)議達(dá)到能量時間的雙重節(jié)約的效果。 4. 網(wǎng)絡(luò)管理接口。 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。 2. 定位技術(shù)。 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。 QoS 支持與網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制 :QoS 是指為應(yīng)用程序提供足夠的資源使它們以用戶可以接受的性能指標(biāo)工作。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。在 DSN 中，電池能源是各個節(jié)點最寶貴的能源，為了延長網(wǎng)絡(luò)存活時間，必須有效地利用能源。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)。 4. 傳輸層。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)。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀、幀檢測、媒體訪問和差錯控制。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。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)由分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理平臺以及應(yīng)用支撐這三個部分組成，如下圖 所示。Grossglauser 等人提出的方法是源節(jié)點必須緩存數(shù)據(jù)直到進(jìn)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。 除了 DTN 研究的促進(jìn)以及實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需求以外，機(jī)會網(wǎng)絡(luò)也有自組網(wǎng)理論基礎(chǔ)的支撐。 圖 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)示意圖 機(jī)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。 機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第二章 機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀 ____________________________________________________________________________________________ 4 第二章 機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀 機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念和理論基礎(chǔ) 在實際應(yīng)用中，機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到充分的利用。本章最后會給出使用的隨機(jī)移動模型，并分析他的運(yùn)動規(guī)律，以此為依據(jù)，提出新的適用于機(jī)會網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸協(xié)議。 第三章分析已有的典型數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 —— 謠言傳播協(xié)議和 定向傳播協(xié)議。數(shù)據(jù)分是機(jī)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(yuǎn)影響，進(jìn)而能夠?qū)C(jī)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(jìn)作用。將之和實時通信技術(shù)融合，是實現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的絕好途徑。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(jìn)行局部控制。哈佛大學(xué)的一個研究小組利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個醫(yī)療監(jiān)測平臺 [3]。 3. 在醫(yī)療領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究最早起源于軍事領(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。 6. 高可靠。 4. 低成本。 2. 低速率。 除了傳感器節(jié)點可移動，機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)還有很多鮮明的特征。(WSN) excellent performance,WSN has been widely used in every field. It is of importance to do further study about data dissemination. In this paper, the authority addresses to find a better solution to transfer data to a certain target with less energy cost and time analysing two existing data dissemination protocols and learning the specific rules of the random movement, we will e up with a new protocol to decrease the consumption of energy and that of time. The working performance of the entire wireless sensor work will be improved can get the conclusion from the rules of random movement that a randomly moving node will be limited in a specific area. So there will be very few chances for each node to municate with other , making a mobile sink with a certain track move through the entire sensor nodes field will enable all the nodes to municate with the sink node easily. The new solution of data dissemination will meet the various practical requirements so well that it will must bring a positive impact to the development of WSN. Key words: wireless sensor work, mobile sink, data dissemination 機(jī)會傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分發(fā)策略研究 第一章 概述 ____________________________________________________________________________________________ 1 第一章 概述 機(jī)會網(wǎng)絡(luò)的研究背景 近年來隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù) 和傳感器技術(shù)的發(fā)展，作為現(xiàn)代信息獲取的重要技術(shù)之一，傳感器技術(shù)日益成熟，這些小型傳感器一般稱作 sensor node（傳感器 節(jié)點 ）。通過研究隨機(jī)運(yùn)動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)運(yùn)動的節(jié)點會局限在某一范圍內(nèi)運(yùn)動，因此節(jié)點之間通信機(jī)會較少。 這篇論文致力于找到一種高效、節(jié)能的方案，把數(shù)據(jù)信息傳送給某個目標(biāo)節(jié)點。 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