亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于森林環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)研究

        2018-09-14 10:50:38左是劉竹林李禎
        關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由

        左是 劉竹林 李禎

        摘 要: 以森林環(huán)境監(jiān)測為研究背景,以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)為研究對象,通過分析森林環(huán)境監(jiān)測的特點(diǎn),應(yīng)用OMNeT++仿真軟件,開展8個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在重點(diǎn)區(qū)域森林環(huán)境監(jiān)測中的路由協(xié)議仿真研究。仿真結(jié)果與分析設(shè)計(jì)基本一致,該路由協(xié)議可作為該領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)方案。

        關(guān)鍵詞: 無線傳感器網(wǎng)絡(luò);路由;森林環(huán)境監(jiān)測

        中圖分類號: TP212;TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 2095-8153(2018)03-0062-04

        我國具有廣袤的森林植被,按生態(tài)學(xué)特征選定的固定樣地就有23萬個(gè)以上,自20世紀(jì)80年代末期相關(guān)機(jī)構(gòu)就利用遙感技術(shù)進(jìn)行地表植被觀測,但遙感觀測受時(shí)令氣候和遙感技術(shù)本身的限制,削弱了對險(xiǎn)情的應(yīng)急響應(yīng)速度和政府宏觀干預(yù)效果,也不利于低成本大范圍推廣。某種程度上,在該領(lǐng)域我國仍依賴于人工值守觀測,從數(shù)據(jù)處理和信息通信角度來看,急需新技術(shù)手段來解決這個(gè)問題。

        2000年以來,隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步在各領(lǐng)域開展應(yīng)用,已有國內(nèi)高校利用這一新技術(shù)手段針對森林環(huán)境因子開展環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可在感知對象附近以自組織方式組網(wǎng),通過公用通信網(wǎng)絡(luò)將感知信息傳送到遠(yuǎn)程控制中心,在技術(shù)層面顯著地解決了之前觀測手段的缺陷。研究表明,在當(dāng)前技術(shù)條件下傳感器節(jié)點(diǎn)在硬件上仍然受感知范圍、通信能力、生存周期等方面的限制,同時(shí)還受不同森林環(huán)境特征的影響。因此對節(jié)點(diǎn)之間路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化,采用“軟手段”,可以緩解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)對于節(jié)點(diǎn)硬件性能的依賴。本文將對基于森林環(huán)境監(jiān)測情況下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行仿真研究。

        1 重點(diǎn)區(qū)域森林環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)計(jì)

        本著對目標(biāo)監(jiān)測和應(yīng)用開展的需要,本課題明確為重點(diǎn)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測,不需要節(jié)點(diǎn)具備休眠功能,也不需要通過控制節(jié)點(diǎn)規(guī)模來覆蓋大范圍的區(qū)域。

        基于此,筆者有如下思考:

        (1)通用網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議十分有限,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通?;谔囟☉?yīng)用目的和場景,沒有普適的路由協(xié)議能夠同時(shí)應(yīng)對多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?/p>

        (2)考慮網(wǎng)絡(luò)生命周期和運(yùn)行成本,單個(gè)節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間直接影響網(wǎng)絡(luò)整體的壽命。因此,減少電能損耗,通過控制節(jié)點(diǎn)跳數(shù)來達(dá)到優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸是路由設(shè)計(jì)需要考慮的;

        (3)單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的處理功率低、緩存容量有限,如果節(jié)點(diǎn)在選擇下一跳傳送目標(biāo)時(shí)需要經(jīng)過復(fù)雜運(yùn)算,則會削弱網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

        2 重點(diǎn)區(qū)域森林監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的路由設(shè)計(jì)與仿真

        本課題在OMNeT++(Objective Modular Network Testbed in C++)2軟件下開展仿真,該軟件是一款開源面向?qū)ο蟮碾x散事件網(wǎng)絡(luò)模擬器,具備完善的圖形界面接口和嵌入式仿真內(nèi)核,可以通過定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對網(wǎng)絡(luò)仿真進(jìn)行模塊化的編程、調(diào)試和事件跟蹤。

        2.1 監(jiān)測情景分析與路由設(shè)計(jì)分析

        實(shí)施重點(diǎn)區(qū)域的森林環(huán)境監(jiān)測,意味著監(jiān)測范圍小、網(wǎng)絡(luò)輪轉(zhuǎn)速度快、數(shù)據(jù)更新頻率高,網(wǎng)絡(luò)生命周期等質(zhì)量因素也是不容忽視的。在此前提下,結(jié)合Tic-Toc模型給出以下設(shè)計(jì)方案:

        (1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量明確為8個(gè)。路由設(shè)計(jì)策略是:在“軟層面”動態(tài)生成節(jié)點(diǎn)的傳送目標(biāo),在傳遞過程中完成對網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的輪詢。如若事先給定路由表,每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都會因存儲該路由表帶來緩存的壓力。

        (2)根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)文獻(xiàn),8個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)已能覆蓋并控制一定的區(qū)域,為使表述清晰,這些節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)方式和結(jié)構(gòu)將事先明確。

        (3)本仿真實(shí)驗(yàn)會考慮在重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測存在高頻運(yùn)行的情況。

        2.2 路由協(xié)議的OMNET++仿真

        仿真由兩部分組成,一是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型,基于應(yīng)用本身對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述;二是定義網(wǎng)絡(luò)行為,使網(wǎng)絡(luò)按路由協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,并記錄數(shù)據(jù)傳遞過程中的“離散事件”以及統(tǒng)計(jì)“路由跳數(shù)”。

        2.2.1 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型

        在OMNet++軟件中對網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行描述,以完成對網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)模塊的封裝。構(gòu)建過程通過NED語言和圖形化編程完成,該程序文件以“.ned后綴”體現(xiàn)。設(shè)計(jì)流程如圖1所示,流程圖描述了構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型的過程,首先定義模型及模型參數(shù),然后定義網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn),最后對每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)行定義。OMNeT++軟件會在語句編程基礎(chǔ)上得到如圖2所示為圖形化網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu),該圖也可表征節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的準(zhǔn)實(shí)時(shí)狀態(tài)。

        2.2.2 路由協(xié)議的C++程序設(shè)計(jì)——定義網(wǎng)絡(luò)模型的行為

        通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型,也就完成在該應(yīng)用場景下對網(wǎng)絡(luò)本身的描述。此后將使用C++語言來定義網(wǎng)絡(luò)模型的行為。該部分在OMNeT++中以“.msg”和 “.cc”為后綴的程序文件體現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)“行為”主要由兩部分組成——確定數(shù)據(jù)包發(fā)送的源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(并創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)集合),以及激活路由協(xié)議開始數(shù)據(jù)傳遞(包含記錄網(wǎng)絡(luò)中的離散事件)并統(tǒng)計(jì)路由跳數(shù)。流程圖如圖3。

        “. msg”程序文件將動態(tài)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn),以明確“. cc”程序文件中在數(shù)據(jù)傳遞開始后數(shù)據(jù)傳遞的路徑,數(shù)據(jù)在完成第一次“起始節(jié)點(diǎn)—目標(biāo)節(jié)點(diǎn)”傳送后,程序?qū)⒅貜?fù)上述過程,并激活路由跳數(shù)的計(jì)算,從而判斷仿真結(jié)果是否符合預(yù)期。

        2.3 路由的仿真結(jié)果分析

        通過OMNeT++對路由協(xié)議進(jìn)行仿真,在仿真運(yùn)行后得到如下結(jié)果。

        2.3.1 Sequence Charts圖

        據(jù)圖3所示,在仿真開始的1 s 872 ms內(nèi),網(wǎng)絡(luò)最初執(zhí)行“tic-0-to-5”,意味著數(shù)據(jù)傳遞從第0號傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)起,傳遞目標(biāo)是第5號傳感器節(jié)點(diǎn)。還可從圖3的橫軸仿真時(shí)間看到節(jié)點(diǎn)之間高頻次的數(shù)據(jù)傳遞。在此網(wǎng)絡(luò)第一次執(zhí)行“起始節(jié)點(diǎn)-目標(biāo)節(jié)點(diǎn)”模式時(shí),網(wǎng)絡(luò)依次輪詢第7號、第0號、第1號、第2號、第6號、第3號、第4號傳感器節(jié)點(diǎn),完成數(shù)據(jù)傳遞。隨后網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行“tic-0-to-5”模式,再次對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成輪詢。同時(shí)可從圖3的橫軸仿真時(shí)間看到節(jié)點(diǎn)之間高頻次的數(shù)據(jù)傳遞。

        讓仿真時(shí)間繼續(xù),向右拖動Sequence Charts圖,可以清晰地看到網(wǎng)絡(luò)按以下“起始節(jié)點(diǎn)-目標(biāo)節(jié)點(diǎn)”模式運(yùn)行——tic-0-to-5,tic-5-to-0,tic-0-to-1,tic-1-to-4,tic-4-to-5,tic-5-to-3,網(wǎng)絡(luò)按動態(tài)生成的目標(biāo)集合,建立起數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制。

        結(jié)合森林環(huán)境監(jiān)測的特點(diǎn),路由依據(jù)算法產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)的傳送目標(biāo)集合,動態(tài)傳送目標(biāo)集合在傳遞過程中給每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配任務(wù),在運(yùn)行過程中降低了網(wǎng)絡(luò)冗余和節(jié)點(diǎn)負(fù)載,使節(jié)點(diǎn)在有限電能供應(yīng)下提升工作效率,保證了重點(diǎn)區(qū)域森林環(huán)境監(jiān)測高頻次地運(yùn)行。如圖3,在不到1 s的時(shí)間內(nèi),8個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行完成路由分配的初始化任務(wù),對于緩存計(jì)算能力有限的節(jié)點(diǎn),也能在該路由模式下完成預(yù)先設(shè)定的任務(wù)。簡單有效的網(wǎng)絡(luò)路由模式基本達(dá)到了設(shè)計(jì)初衷。

        2.3.2 路由跳數(shù)統(tǒng)計(jì)

        圖4 為在95s 900 ms的仿真時(shí)間內(nèi)節(jié)點(diǎn)的平均跳數(shù)。8個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)1~16之間波動,其中5個(gè)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)在9~12,考慮到實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)可能會出現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)失去功能,隨機(jī)的跳躍可能會減輕網(wǎng)絡(luò)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。第1號節(jié)點(diǎn)平均跳數(shù)為1,第5號節(jié)點(diǎn)平均跳數(shù)為16,網(wǎng)絡(luò)需使負(fù)載均衡,以避免特殊節(jié)點(diǎn)過早死亡,但考慮到仿真時(shí)間較短,該路由算法本身不復(fù)雜、對節(jié)點(diǎn)要求不高、網(wǎng)絡(luò)實(shí)施代價(jià)小,恐不足以導(dǎo)致此問題。同時(shí),可以此確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膕ink節(jié)點(diǎn),匹配公用網(wǎng)絡(luò)通信功能,向環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心傳輸數(shù)據(jù)。

        3 結(jié)語

        基于上述路由技術(shù)的設(shè)計(jì)、仿真和分析,在付諸實(shí)施時(shí),需按照生態(tài)學(xué)理論確定的觀察標(biāo)志點(diǎn),布置傳感器節(jié)點(diǎn)(整合傳感器、通信芯片、電池等模塊后,即為傳感器節(jié)點(diǎn)硬件),并按路由協(xié)議組建網(wǎng)絡(luò)以達(dá)到監(jiān)測目的,該路由技術(shù)方案可以作為重點(diǎn)區(qū)域森林環(huán)境監(jiān)測的一種可行嘗試。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]張會儒,唐守正,王彥輝.德國森林資源和環(huán)境監(jiān)測技術(shù)體系及其借鑒[J].世界林業(yè)研究,2002(02):63-70.

        [2]蔣小川.節(jié)能型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在森林環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,38(04):14-18.

        [3]賈 峰. 基于無線傳感器玩的森林環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 杭州:浙江農(nóng)林大學(xué),2011:6.

        猜你喜歡
        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由
        鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)路由匯聚引發(fā)的路由迭代問題研究
        探究路由與環(huán)路的問題
        基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠色蔬菜生長環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的葡萄生長環(huán)境測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
        一種改進(jìn)的基于RSSI最小二乘法和擬牛頓法的WSN節(jié)點(diǎn)定位算法
        基于預(yù)期延遲值的擴(kuò)散轉(zhuǎn)發(fā)路由算法
        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)可靠性分析
        對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議優(yōu)化的研究與設(shè)計(jì)
        科技視界(2016年22期)2016-10-18 15:25:08
        無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜述
        PRIME和G3-PLC路由機(jī)制對比
        亚洲成av人片乱码色午夜| 2021精品综合久久久久| 亚洲蜜芽在线精品一区| 亚洲一区二区三区在线激情| 国产91色综合久久高清| 热re99久久精品国99热| 海角国精产品一区一区三区糖心 | 精品一二三四区中文字幕| 国产边摸边吃奶叫床视频| 激情久久av一区av二区av三区| 国产片三级视频播放| 淫秽在线中国国产视频| 中文字幕乱码在线人妻| 国99久9在线 | 免费| 国产95在线 | 欧美| 91日本在线精品高清观看| 中文片内射在线视频播放| 亚洲综合一区中文字幕| 欧美性色黄大片手机版| 真人男女做爰无遮挡免费视频| 加勒比东京热综合久久| 蜜桃视频羞羞在线观看| 日本a片大尺度高潮无码| 久久久噜噜噜www成人网| 一区二区视频观看在线| 人妻露脸国语对白字幕| 亚洲夫妻性生活免费视频| 亚洲av无码一区二区三区不卡| 国产午夜亚洲精品理论片不卡| 国产精品不卡在线视频| 美女丝袜美腿玉足视频| 国产一区二区三区乱码| 国产a v无码专区亚洲av | 一本色道久久综合亚州精品| 自拍偷自拍亚洲一区二区| 久久精品国产亚洲av无码娇色| 无码一区二区三区AV免费换脸| 日本高清不卡一区二区三区| 人妻少妇精品视频一区二区三 | 国产一区二区三区日韩在线观看| 无套内谢老熟女|