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【摘 要】随着现代化信息技术的迅猛发展，无线网络技术对移动设备支持力度的不断提升，有关无线移动传感器网络的研究越来越多。本文首先介绍了无线移动传感器网络自适应体系结构的设计方案，并对无线移动传感器网络自适应性展开论述。
【关键词】无线移动传感器网络；自适应体系；结构设计
1.前言
随着现代化信息技术的迅猛发展，无线网络技术对移动设备支持力度的不断提升，有关无线移动传感器网络的研究越来越多。由于无线传感器自身较高的移动性，加之计算性能、通信能力以及能耗等相关因素的影响，无线传感器网络自适应体系结构的设计难度较大。面向无线移动传感器网络的协议机体系结构必须具备自我配置能力、自适应能力，还要确保可靠性及可扩充性。本文将主要对无线移动传感器网络自适应体系结构的设计方案及自适应的实现进行分析和探讨。
2.无线移动传感器网络自适应体系设计方案
2.1设计目标
随着现代化信息技术的迅猛发展，无线网络技术日益成熟，对移动设备支持力度相应提升，应用范围也极大扩展，对网络化无线移动传感器的需求越来越大，具备相当的可扩充性是无线移动传感器网络必须满足的首要条件。然而，一般情况下应用于有限网络的单层平面体系结构的动态延伸无法满足无线移动网络需求，难以适应网络移动及拓扑变化，无法保障诸如带宽德旺网络动态延伸所消耗的网络资源，并且还容易造成恢复延迟，加剧路由震荡，这一切都表明单层平面式体系结构与无线移动传感器网络不匹配，有必要专门针对无线移动传感器实际需求设计多层体系结构，一方面，可以确保网络可扩充性，另一方面，可以满足网络节点移动机拓扑变化需求。
移动及通信失败是无线移动传感器网所无法避免的，所以，一方面，要充分考虑网络动态特性，确保网络信息传输功能，另一方面，保证合理性也极为关键。特将绝对移动模型机相对稳定模型引入层次结构网络体系结构当中，同时借助分布式网络资源寻求方法，以有效防止由于单点所造成的网络故障情况的发生。
2.2结构设计
针对地标层次结构的不足，专门设计了多层结构网络体系，该体系方案将网络信息划分为数据信息及控制信息两部分，核心路由节点的主要作用是对普通节点之间的信息传输路径进行协调。该方案的优势在于拥有动态自我配置功能，同时因进出串信息流无需经过路标核心节点，从而提升了网络稳定性。
为获取待定位节点位置，通常选用两类信标点，一类表示为待定位节点从移动锚节点中第一次正确收到包信息时，移动锚节点所对应的位置；另一类表示为移动锚节点所有位置信息中，获得最大RSSI值的待定位节点所对应的移动锚节点位置。移动锚节点在传感区域上空飞行，并伴有一定周期广播包，其中包括锚节点的预定义生存时间、时间戳、坐标、ID等。此点应注意，广播周期受通信环境和硬件的影响，其大小同发送信息的长度和节点发送速率有关。故实际选择中，应将这些因素纳入考虑范围当中。为获取信标点，每两个表格应由一个传感器节点进行维护，前者包含两类新标点及状态的定位信息，后者是对传感器节点正确接收锚点信息及此时RSSI值的记录。对待位节点所获取的新标点作集合处理（Ax，Bx），x=1，2，3….，并对定位信息表中的状态标识值进行更改。而当待位节点所获取的新标点达三对时，定位状态的标识值便开始由定位位置初次信息、定位位置再次信息、位置可计算信息的依次转变。
通常情况下，无线移动传感器网络路由协议有主动及被动两种，其中，主动协议的实现离不开维护路由表，为确保路由信息的及时性及准确性，必须定期对其进行交换更新，因此，不太适合应用于相对移动性较高的网络，然而若对无线移动传感器的绝对移动性及相对稳定性予以综合考虑，则主动路由协议就是群中传感器之间进行通信的最佳选择。
对于移动性较高的网络而言，节点始终处于移动过程中，路径的有效性会随着时间而消失。无线移动传感器网络层状结构详见下图所示。
图1无线移动传感器网络层状结构示意图
在上面的示意图可知，无线移动传感器网络结构划分为上下两层，其中上层是核心路由节点，下层为普通路由节点，所有的普通及诶单均有专门的区域相对应，并且该区域中存在核心节点。通过主动路由，可以与区域内节点建立通信，通过被动路由，可以与区域外节点建立通信。
3.无线移动传感器网络自适应
为最大限度的确保本文所阐述的无线移动传感器网络体系结构的自适应性，达到网络高度动态及移动性标准，有效控制能耗，在本体系结构中将移动性与能耗概念予以结合，为此，特引入相对稳定性及能耗度量机制，其中，前者主要涉及节点区域动态适应能力，在节点区域范围内，通过主动路由协议可以对路径节点数量予以确定。本文以信号强度为依据对节点相互间的稳定性进行度量，并引入自由空间传播模型：
在上面的公式中，表示的是接收端收到的和发送的信号强度，表示发送端所接收和发送的信号强度，表示的是接收端与发送端之间的距离。
要想明确相对稳定性，只需要对接收端所接收到的连续两个信号包的信号强弱程度进行度量即可。相对移动性度量值为负数，且数值较大，意味着节点离开速度较快；同理，如果相对移动性度量值为正数，表明节点相互间保持稳定的距离。这些是在区域范围内的度量，所以，能够以度量值为依据，对区域内借助主动路由传输的信息流量作出初步估计。
为确保网络传输性能，在节点区域范围内采用主动路由器，就要相应的在区域中设置核心路由节点负责调控。本文所阐述的设计方案当中，如果无线移动传感器进入某区域范围内，网络便会通过广播的方式向其他网络节点发出控制信息的通知，区域核心路由节点会作出响应，对区域主动路由表进行更新，加入该节点，普通网络节点并不会对控制信息信息广播作出任何反应。网络及传感器节点动态特征可以通过周期性控制信息广播而得知，并以此为依据对网络结构及路由信息进行调整。
本文所阐述的无线移動传感器网络自适应体系结构中，区域核心路由节点的产生具有动态性特征，此种网络区域的适应性也相对较高。节点向核心路由节点升级，必须对配置、能量、能力以及自身稳定性予以全面考量。
4.结语
综上所述，与传统网络相比较而言，无线移动传感器网络具有自身特殊性，不但移动性及动态性较高，而且还受到计算性能、通信能力以及能耗等相关因素的影响，无线移动传感器网络自适应体系结构的设计成为当今一大探讨焦点课题。目前的移动模型主要采用的是随机行走模型，无法对现实世界中客观存在的绝对移动性及相对稳定性予以准确反映，今后还需要在这些方面展开深入研究。
参考文献：
[1]杨非，牛长流.无线传感器网络中基于能量的路由协议分析[A].2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C].2008
[2]王军辉，徐洪强.Ad-Hoc网络的关键技术及其路由协议的研究[A].第十届中国科协年会信息化与社会发展学术讨论会分会场论文集[C].2008
[3]宁静，王桂棠，吴黎明，刘军.基于自适应挥发因子蚁群算法的Zigbee路由协议[A].2007，仪表，自动化及先进集成技术大会论文集（一）[C].2007
[4]陈晨，谢伟光，裴庆祺，曾兴雯，范科峰.无线传感器网络移动性支持问题的研究[J].计算机科学.2009（10）
[5]赵尔敦，刘威，李冲，唐培和.移动传感器网络中能量均衡分簇及移动策略[J].计算机工程与应用.2010（19）
【关键词】无线移动传感器网络；自适应体系；结构设计
1.前言
随着现代化信息技术的迅猛发展，无线网络技术对移动设备支持力度的不断提升，有关无线移动传感器网络的研究越来越多。由于无线传感器自身较高的移动性，加之计算性能、通信能力以及能耗等相关因素的影响，无线传感器网络自适应体系结构的设计难度较大。面向无线移动传感器网络的协议机体系结构必须具备自我配置能力、自适应能力，还要确保可靠性及可扩充性。本文将主要对无线移动传感器网络自适应体系结构的设计方案及自适应的实现进行分析和探讨。
2.无线移动传感器网络自适应体系设计方案
2.1设计目标
随着现代化信息技术的迅猛发展，无线网络技术日益成熟，对移动设备支持力度相应提升，应用范围也极大扩展，对网络化无线移动传感器的需求越来越大，具备相当的可扩充性是无线移动传感器网络必须满足的首要条件。然而，一般情况下应用于有限网络的单层平面体系结构的动态延伸无法满足无线移动网络需求，难以适应网络移动及拓扑变化，无法保障诸如带宽德旺网络动态延伸所消耗的网络资源，并且还容易造成恢复延迟，加剧路由震荡，这一切都表明单层平面式体系结构与无线移动传感器网络不匹配，有必要专门针对无线移动传感器实际需求设计多层体系结构，一方面，可以确保网络可扩充性，另一方面，可以满足网络节点移动机拓扑变化需求。
移动及通信失败是无线移动传感器网所无法避免的，所以，一方面，要充分考虑网络动态特性，确保网络信息传输功能，另一方面，保证合理性也极为关键。特将绝对移动模型机相对稳定模型引入层次结构网络体系结构当中，同时借助分布式网络资源寻求方法，以有效防止由于单点所造成的网络故障情况的发生。
2.2结构设计
针对地标层次结构的不足，专门设计了多层结构网络体系，该体系方案将网络信息划分为数据信息及控制信息两部分，核心路由节点的主要作用是对普通节点之间的信息传输路径进行协调。该方案的优势在于拥有动态自我配置功能，同时因进出串信息流无需经过路标核心节点，从而提升了网络稳定性。
为获取待定位节点位置，通常选用两类信标点，一类表示为待定位节点从移动锚节点中第一次正确收到包信息时，移动锚节点所对应的位置；另一类表示为移动锚节点所有位置信息中，获得最大RSSI值的待定位节点所对应的移动锚节点位置。移动锚节点在传感区域上空飞行，并伴有一定周期广播包，其中包括锚节点的预定义生存时间、时间戳、坐标、ID等。此点应注意，广播周期受通信环境和硬件的影响，其大小同发送信息的长度和节点发送速率有关。故实际选择中，应将这些因素纳入考虑范围当中。为获取信标点，每两个表格应由一个传感器节点进行维护，前者包含两类新标点及状态的定位信息，后者是对传感器节点正确接收锚点信息及此时RSSI值的记录。对待位节点所获取的新标点作集合处理（Ax，Bx），x=1，2，3….，并对定位信息表中的状态标识值进行更改。而当待位节点所获取的新标点达三对时，定位状态的标识值便开始由定位位置初次信息、定位位置再次信息、位置可计算信息的依次转变。
通常情况下，无线移动传感器网络路由协议有主动及被动两种，其中，主动协议的实现离不开维护路由表，为确保路由信息的及时性及准确性，必须定期对其进行交换更新，因此，不太适合应用于相对移动性较高的网络，然而若对无线移动传感器的绝对移动性及相对稳定性予以综合考虑，则主动路由协议就是群中传感器之间进行通信的最佳选择。
对于移动性较高的网络而言，节点始终处于移动过程中，路径的有效性会随着时间而消失。无线移动传感器网络层状结构详见下图所示。
图1无线移动传感器网络层状结构示意图
在上面的示意图可知，无线移动传感器网络结构划分为上下两层，其中上层是核心路由节点，下层为普通路由节点，所有的普通及诶单均有专门的区域相对应，并且该区域中存在核心节点。通过主动路由，可以与区域内节点建立通信，通过被动路由，可以与区域外节点建立通信。
3.无线移动传感器网络自适应
为最大限度的确保本文所阐述的无线移动传感器网络体系结构的自适应性，达到网络高度动态及移动性标准，有效控制能耗，在本体系结构中将移动性与能耗概念予以结合，为此，特引入相对稳定性及能耗度量机制，其中，前者主要涉及节点区域动态适应能力，在节点区域范围内，通过主动路由协议可以对路径节点数量予以确定。本文以信号强度为依据对节点相互间的稳定性进行度量，并引入自由空间传播模型：
在上面的公式中，表示的是接收端收到的和发送的信号强度，表示发送端所接收和发送的信号强度，表示的是接收端与发送端之间的距离。
要想明确相对稳定性，只需要对接收端所接收到的连续两个信号包的信号强弱程度进行度量即可。相对移动性度量值为负数，且数值较大，意味着节点离开速度较快；同理，如果相对移动性度量值为正数，表明节点相互间保持稳定的距离。这些是在区域范围内的度量，所以，能够以度量值为依据，对区域内借助主动路由传输的信息流量作出初步估计。
为确保网络传输性能，在节点区域范围内采用主动路由器，就要相应的在区域中设置核心路由节点负责调控。本文所阐述的设计方案当中，如果无线移动传感器进入某区域范围内，网络便会通过广播的方式向其他网络节点发出控制信息的通知，区域核心路由节点会作出响应，对区域主动路由表进行更新，加入该节点，普通网络节点并不会对控制信息信息广播作出任何反应。网络及传感器节点动态特征可以通过周期性控制信息广播而得知，并以此为依据对网络结构及路由信息进行调整。
本文所阐述的无线移動传感器网络自适应体系结构中，区域核心路由节点的产生具有动态性特征，此种网络区域的适应性也相对较高。节点向核心路由节点升级，必须对配置、能量、能力以及自身稳定性予以全面考量。
4.结语
综上所述，与传统网络相比较而言，无线移动传感器网络具有自身特殊性，不但移动性及动态性较高，而且还受到计算性能、通信能力以及能耗等相关因素的影响，无线移动传感器网络自适应体系结构的设计成为当今一大探讨焦点课题。目前的移动模型主要采用的是随机行走模型，无法对现实世界中客观存在的绝对移动性及相对稳定性予以准确反映，今后还需要在这些方面展开深入研究。
参考文献：
[1]杨非，牛长流.无线传感器网络中基于能量的路由协议分析[A].2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C].2008
[2]王军辉，徐洪强.Ad-Hoc网络的关键技术及其路由协议的研究[A].第十届中国科协年会信息化与社会发展学术讨论会分会场论文集[C].2008
[3]宁静，王桂棠，吴黎明，刘军.基于自适应挥发因子蚁群算法的Zigbee路由协议[A].2007，仪表，自动化及先进集成技术大会论文集（一）[C].2007
[4]陈晨，谢伟光，裴庆祺，曾兴雯，范科峰.无线传感器网络移动性支持问题的研究[J].计算机科学.2009（10）
[5]赵尔敦，刘威，李冲，唐培和.移动传感器网络中能量均衡分簇及移动策略[J].计算机工程与应用.2010（19）