【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,便捷智能移動設(shè)備也在不斷的更新?lián)Q代,成為人們進(jìn)行信息傳輸與交流的主要手段,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的移動節(jié)點由智能設(shè)備所替代,在此背景下,群智感知應(yīng)運(yùn)而生。群智感知是一種新興的物聯(lián)網(wǎng)感知模式,特點是“以人為中心”,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的感知和計算,在整個過程中,整個數(shù)據(jù)既是由人生產(chǎn)的,最終也是人消費(fèi)的。但是隨著群智感知應(yīng)用的逐漸復(fù)雜,首先,在數(shù)據(jù)收集時要面臨大規(guī)模的數(shù)據(jù)任務(wù),節(jié)點難于管理。其次,群智感知中移動節(jié)點是基本的感知單元,它們負(fù)責(zé)完成具體的感知任務(wù),但是這些移動節(jié)點自身的能力有限,例如能量有限和緩存空間不足等。然后,局部地區(qū)中存在大量冗余的用戶持續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的感知活動消耗網(wǎng)絡(luò)的能量導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞,造成網(wǎng)絡(luò)的傳輸成功率低,網(wǎng)絡(luò)開銷大等問題。為解決以上問題,本文在研究現(xiàn)有的感知網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分的基礎(chǔ)上,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分的相關(guān)技術(shù)原理,使用正六邊形節(jié)點劃分網(wǎng)絡(luò),然后進(jìn)行分簇,選出最優(yōu)簇首節(jié)點,節(jié)點間使用高效的擁塞控制策略,降低整個網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的傳輸能量消耗和提高整個網(wǎng)路的傳輸效率。論文主要取得了以下的研究成果:(1)現(xiàn)有的群智感知網(wǎng)絡(luò)中受移動節(jié)點能力和網(wǎng)絡(luò)的限制,隨著節(jié)點數(shù)量的增多,網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能量消耗呈幾何指數(shù)增加,造成網(wǎng)絡(luò)的能量消耗過快。為了解決問題,采用正六邊形的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分策略,將網(wǎng)絡(luò)用虛擬網(wǎng)格工具進(jìn)行分割為各個區(qū)域,定位各個移動節(jié)點,保障各個區(qū)域的通信,并且與傳統(tǒng)的正四邊形節(jié)點劃分策略進(jìn)行對比,可以有效的減少節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯?在網(wǎng)絡(luò)連通性方面更加的穩(wěn)定。最后,通過理論分析驗證了采用正六邊形節(jié)點劃分能夠有效減少整個網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。(2)由于節(jié)點的隨機(jī)移動性,難于管理,為了在有限的資源消耗內(nèi),充分發(fā)揮節(jié)點的能力,便于管理節(jié)點,根據(jù)節(jié)點自身和節(jié)點之間的特性,結(jié)合正六邊形網(wǎng)絡(luò)節(jié)點劃分策略,提出了一種基于正六邊形的最優(yōu)簇首選取機(jī)制。該機(jī)制將每個簇中距離簇中心節(jié)點坐標(biāo)的距離和自身能量等因素進(jìn)而選取最優(yōu)簇首節(jié)點。簇內(nèi)的各個節(jié)點使用更加高效的擁塞控制策略作為簇首之間的數(shù)據(jù)傳輸方式,從而降低了傳統(tǒng)路由中的網(wǎng)絡(luò)開銷和提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸成功率。仿真結(jié)果驗證了該算法能夠減少路由中的網(wǎng)絡(luò)開銷,提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸成功率。(3)在群智感知網(wǎng)絡(luò)中存在大量的冗余用戶持續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中充斥著大量的數(shù)據(jù)副本,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞,增加網(wǎng)絡(luò)的開銷,進(jìn)而致使網(wǎng)絡(luò)的性能降低。因此本文提出了一種新的緩存丟棄策略。該策略通過計算節(jié)點中消息的接收頻率、緩存占比以及生存時間來計算節(jié)點中消息的活躍度,當(dāng)節(jié)點的緩存不足以接收新的消息的時候,將活躍度最大的消息丟棄,以此來規(guī)避網(wǎng)絡(luò)的擁塞,釋放緩存空間。仿真結(jié)果表明,該策略在保證網(wǎng)絡(luò)壽命的前提下,能夠有效的提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸成功率,減少整個網(wǎng)絡(luò)的路由開銷。
【圖文】：

真結(jié)果與分析本章所提出的節(jié)點劃分策略的性能，使用 MATLAB2016a 對上面限網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行分析，仿真中elecE 是處理數(shù)據(jù)所消耗的能量、此均取常值，β 取值為 2 進(jìn)行仿真實驗。能量消耗耗方面，從圖 3-8 及圖 3-9 中可以明顯的看出隨著單元網(wǎng)格的面在逐漸的上升，能量是隨著傳輸距離的增加而消耗的更多，傳輸變遠(yuǎn)。因此在面積相等，其他條件一樣的情況下，正六邊形網(wǎng)格格劃分策略消耗的能量要少。相比較兩幅圖中兩個網(wǎng)格劃分策略限狀態(tài)下兩種框架部署策略所消耗的能量呈幾何倍數(shù)增加，但是現(xiàn)出來的性能要更好。

真結(jié)果與分析本章所提出的節(jié)點劃分策略的性能，使用 MATLAB2016a 對上面限網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行分析，仿真中elecE 是處理數(shù)據(jù)所消耗的能量、此均取常值，β 取值為 2 進(jìn)行仿真實驗。能量消耗耗方面，從圖 3-8 及圖 3-9 中可以明顯的看出隨著單元網(wǎng)格的面在逐漸的上升，，能量是隨著傳輸距離的增加而消耗的更多，傳輸變遠(yuǎn)。因此在面積相等，其他條件一樣的情況下，正六邊形網(wǎng)格格劃分策略消耗的能量要少。相比較兩幅圖中兩個網(wǎng)格劃分策略限狀態(tài)下兩種框架部署策略所消耗的能量呈幾何倍數(shù)增加，但是現(xiàn)出來的性能要更好。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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本文編號：2627972