收稿日期: 2010唱12唱08; 修回日期: 2011唱01唱10 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60903158,60703114) ;国家“863” 高技术研究发
展计划资助项目(2007 AA01Z443)
作者简介:刘杰彦(1978唱) ,女,云南红河人,讲师,博 士研究生,主 要研究方向为无 线 传感器网络、延迟容忍网 络 ( liujy @ uestc.edu.cn) ;刘明
(1973唱) ,男,副教授,博士,主要研究方向为移动计算、传感器网络技术;龚海刚(1975唱) ,男,副教授,博士,主要研究方向为移动计算、传感器 网络
技术;曾家智(1939唱) ,男,教授,博导,主要研究方向为计算机网络、新型网络体系结构.
移 动 传 感 器 网 络 中 基 于 概 率 的 数 据 传 输 策 略
倡
刘杰彦, 刘 明, 龚海刚, 曾家智
(电子科技大学 计算机科学与工程学院, 成都 611731)
摘 要: 移动传感器网络间歇连通,为了在拓扑动态变化的环境中将数据有效传递到汇聚点,提出了一种基于节
点传输概率的数据传输策略 PBD。 该策略基于传感器节点近期与汇聚点的距离来计算节点将数据成功传递给汇
聚点的可能性,并以此作为消息传输时选择下一跳的依据;同时还引入了基于消息优先权的缓存队列管理机制。
实验结果证明了 PBD 的有效性,也表明 PBD 较好地实现了数据传输成功率与传输能耗、传输延迟之间的平衡。
关键词: 移动传感器网络; 概率; 数据传输; 队列管理
中图分类号: TP393 文献标志码: A 文章编号: 1001唱3695(2011)07唱2610唱03
doi:10.3969 /j.issn.1001唱3695.2011.07.059
Probability based data delivery scheme for mobile sensor network
LIU Jie唱yan, LIU Ming, GONG Hai唱gang, ZENG Jia唱zhi
( School of Computer Science & Engineering, University of Electronic Science & Technology of China, Chengdu 611731, China)
Abstract: Mobile sensor network is intermittent connected and changeable, in order to delivering data to the sink effectively,
this paper proposed a probability based data delivery scheme (PBD), in which nodes delivery probabilities were calculated ac唱
cording to the latest relative distance from themselves to the sink, and nodes with higher probabilities would be chosen to be
the next hops for data delivery.PBD also introduced a queue management method based on the message priority.Simulation
results show the proposed PBD achieves a better tradeoff between the data delivery ratio and the delivery overhead /delay than
other two proposed data delivery approaches.
Key words: mobile sensor network(MSN); probability; data delivery; queue management
近年来,移动传感器网络(MSN) 正逐渐受到越来越多的
关注和重视。 移动传感器网络中传感器节点绑定在可移动的
物体(如人、动物、车辆等) 上,用于收集指定的信息并将其传
输到汇聚节点。 移动传感器网络有着许多有意义的应用,如生
物研究中野生动物或海洋动物生活习性的监测、空气质量的监
测、人群密集地区流感或其他传染疾病病毒的传播跟踪,以及
利用移动车辆上的传感器收集城市环境和交通状况等。 由于
节点的移动性或是低占空比操作,使得节点之间没有固定的连
接,节点间呈间歇连通,数据传输常利用节点移动带来的连接
机会而进行,端到端不再存在稳定的链路,导致传统静态传感
器网络中的路由技术不再适用。 为此,本文根据移动传感器网
络的特点,提出一种基于节点传输概率的数据传输策略 PBD,
其基本思想是根据节点近期的位置信息来决定其将消息成功
传输给汇聚点的可能性,节点相遇时,将消息复制给传输概率
更高的节点,并在此基础上基于消息优先权对有限的消息缓存
进行管理。
1 相关工作
移动传感器网 络属于 延 迟容忍 网 络 DTN 的范畴,DTN
(delay tolerant network)泛指在受限环境下,由于节点移动、节
点资源有限、外界干扰等原因使得链路时常中断,不存在稳定
的端到端链路,网络延迟大的一类网络
[1]
。 移动传感器网络组
网的一个首要问题就是如何在动态变化的网络环境下找到合
适的路径,将节点收集到的数据有效地传递给汇聚点。 在动态
变化的网络环境中,数据传输采用存储—携带—转发方式,节
点存储和携带数据,并利用节点移动带来的相遇机会而进行数
据转发。 最基本的数据传输策略称为直接传输 ( direct trans唱
mission)
[2,3]
,即只有当传感器节点运动到与汇聚点的直接通
信范围内时才进行数据递交,显然,这种方式传输能耗很低,但
由于没有充分利用节点间的连接机会,带来了较大的传输延
迟。 与此同时,为增加消息传输的机会,很多方式基于多副本
复制方式进行数据递交,多副本方式下节点可以将消息复制给
多个相遇节点, 如 Vahdat 等人
[4]
提出的 传染路 由 ( epidemic
routing),主要原理是节点相遇时,通过相互比较消息列表,将
对方没有的消息复制给对方。 在资源受限的实际环境中,Epi唱
demic 简单的泛洪方式将消耗大量的网络资源并导致拥塞,使
得网络性能急剧下降。 为此,很多方式采用了不同的技术来实
现数据传输成功率与资源消耗之间的折中,如 SWIM 系统用来
收集鲸 的生 物 信 息
[5]
, 其 基 于 局 部 最 优 树 ( locally唱optimal
tree)的消息分发策略提高了消息的分发速度,同时降低了对
网络资源的消耗。 ZebraNet
[6]
使用无线传感器监测斑马的生
活习性,根据节点与汇聚点直接接触的历史记录来决定节点的
第 28 卷第 7 期
2011 年 7 月
计 算 机 应 用 研 究
Application Research of Computers
Vol.28 No.7
Jul.2011