【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,便捷智能移動設備也在不斷的更新?lián)Q代,成為人們進行信息傳輸與交流的主要手段,傳統(tǒng)網(wǎng)絡中的移動節(jié)點由智能設備所替代,在此背景下,群智感知應運而生。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)既是由人生產的,最終也是人消費的。但是隨著群智感知應用的逐漸復雜,首先,在數(shù)據(jù)收集時要面臨大規(guī)模的數(shù)據(jù)任務,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,它們負責完成具體的感知任務,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)進行數(shù)據(jù)的感知活動消耗網(wǎng)絡的能量導致網(wǎng)絡擁塞,造成網(wǎng)絡的傳輸成功率低,網(wǎng)絡開銷大等問題。為解決以上問題,本文在研究現(xiàn)有的感知網(wǎng)絡節(jié)點劃分的基礎上,結合網(wǎng)絡節(jié)點劃分的相關技術原理,使用正六邊形節(jié)點劃分網(wǎng)絡,然后進行分簇,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)絡中受移動節(jié)點能力和網(wǎng)絡的限制,隨著節(jié)點數(shù)量的增多,網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸能量消耗呈幾何指數(shù)增加,造成網(wǎng)絡的能量消耗過快。為了解決問題,采用正六邊形的網(wǎng)絡節(jié)點劃分策略,將網(wǎng)絡用虛擬網(wǎng)格工具進行分割為各個區(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)絡的能量消耗。(2)由于節(jié)點的隨機移動性,難于管理,為了在有限的資源消耗內,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,結合正六邊形網(wǎng)絡節(jié)點劃分策略,提出了一種基于正六邊形的最優(yōu)簇首選取機制。該機制將每個簇中距離簇中心節(jié)點坐標的距離和自身能量等因素進而選取最優(yōu)簇首節(jié)點。簇內的各個節(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)絡開銷和提高網(wǎng)絡的傳輸成功率。仿真結果驗證了該算法能夠減少路由中的網(wǎng)絡開銷,提高網(wǎng)絡的傳輸成功率。(3)在群智感知網(wǎng)絡中存在大量的冗余用戶持續(xù)進行數(shù)據(jù)的收集,導致網(wǎng)絡節(jié)點中充斥著大量的數(shù)據(jù)副本,導致網(wǎng)絡發(fā)生擁塞,增加網(wǎng)絡的開銷,進而致使網(wǎng)絡的性能降低。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)絡的擁塞,釋放緩存空間。仿真結果表明,該策略在保證網(wǎng)絡壽命的前提下,能夠有效的提高網(wǎng)絡的傳輸成功率,減少整個網(wǎng)絡的路由開銷。
【圖文】：

真結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)絡連通性進行分析，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。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)絡連通性進行分析，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。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。
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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