定向擴(kuò)散路由性能評(píng)價(jià)

Directed Diffusion 采用鄰節(jié)點(diǎn)間通信的方式來(lái)避免維護(hù)全局拓?fù)洌捎貌樵凃?qū)動(dòng)數(shù)據(jù)傳送模式和局部數(shù)據(jù)聚集而減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，因此是一種高能源有效性的協(xié)議。它的缺點(diǎn)是，在需要連續(xù)數(shù)據(jù)傳送的應(yīng)用中（環(huán)境監(jiān)測(cè)等）不能很好的應(yīng)用；數(shù)據(jù)命名只能針對(duì)于特定的應(yīng)用預(yù)先進(jìn)行；初始查詢的擴(kuò)散開(kāi)銷(xiāo)大。2100433B

1 命名機(jī)制

在定向擴(kuò)散協(xié)議中，采用命名機(jī)制的方式來(lái)描述需要感知的任務(wù)。比如，一個(gè)車(chē)輛跟蹤任務(wù)可以描述如下：

類(lèi)型=有輪機(jī)車(chē) //檢測(cè)機(jī)車(chē)位置

間隔= 20ms // 每隔20ms發(fā)送一次事件

持續(xù)時(shí)間= 10s //興趣持續(xù)時(shí)間

矩形坐標(biāo)= [-100.100.200.400] //選定在此矩形區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)

顯然，這樣的任務(wù)描述方式通過(guò)一組屬性值指定了一個(gè)興趣，所以該任務(wù)描述就稱(chēng)之為“興趣”。源節(jié)點(diǎn)收集到“興趣”后，也用一組與之相匹配的屬性值來(lái)命名它生成的數(shù)據(jù)。假設(shè)一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)支持一系列任務(wù)，在定向擴(kuò)散協(xié)議中，首要任務(wù)是選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)拿麢C(jī)制來(lái)描述這些任務(wù)。本文選擇了一個(gè)簡(jiǎn)單的屬性組命名機(jī)制來(lái)描述興趣和數(shù)據(jù)。一般而言，每個(gè)屬性都有相關(guān)的數(shù)值范圍。例如，類(lèi)型屬性的數(shù)值范圍就是一切可移動(dòng)的物體，包括車(chē)輛，動(dòng)物和人等。一個(gè)屬性的數(shù)值可能是它的范圍內(nèi)的任何子集。本文中，興趣中類(lèi)型屬性的數(shù)值就是有輪機(jī)車(chē)。

2 興趣的擴(kuò)散

用命名機(jī)制描述的任務(wù)就構(gòu)成了一個(gè)興趣，它首先由接收器（sink）產(chǎn)生，然后按照一定的數(shù)據(jù)率擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)。擴(kuò)散的數(shù)據(jù)率可以從描述興趣的屬性組推算，比如指定了一個(gè)興趣的間隔為10ms，那么就可以推算出其數(shù)據(jù)率是每秒發(fā)送100 個(gè)任務(wù)。sink 節(jié)點(diǎn)記錄任務(wù)發(fā)送時(shí)間，當(dāng)發(fā)送時(shí)間超過(guò)興趣屬性設(shè)定的持續(xù)時(shí)間，sink節(jié)點(diǎn)就自動(dòng)清除該任務(wù)。當(dāng)興趣從sink 節(jié)點(diǎn)開(kāi)始擴(kuò)散時(shí)，這個(gè)最初的興趣可以被認(rèn)為是“探索”，它試著確定是否有傳感器節(jié)點(diǎn)可以檢測(cè)到機(jī)車(chē)位置，一般指定一個(gè)較低數(shù)據(jù)率，假如本文指定數(shù)據(jù)率是每秒1個(gè)事件，則最初興趣可被描述如下：

類(lèi)型=有輪機(jī)車(chē) //檢測(cè)機(jī)車(chē)位置

間隔= 1s // 每隔1s發(fā)送一次事件

持續(xù)時(shí)間= 10s //興趣持續(xù)時(shí)間

矩形坐標(biāo)=[-100.100.200.400]

選定在此矩形區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)定向擴(kuò)散中設(shè)定興趣處于活動(dòng)狀態(tài)，可被sink節(jié)點(diǎn)更新。對(duì)于同一個(gè)興趣，sink 節(jié)點(diǎn)只是簡(jiǎn)單地更新時(shí)間坐標(biāo)，周期地重復(fù)發(fā)送此興趣來(lái)進(jìn)行更新。這樣也可保證了興趣在網(wǎng)絡(luò)上的可靠傳輸。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)興趣cache，cache 中的每項(xiàng)都對(duì)應(yīng)著不同的興趣。Cache中的每個(gè)興趣Entry包含如下幾個(gè)字段：時(shí)間字段指示最近收到匹配興趣的時(shí)間信息，梯度字段指示相鄰節(jié)點(diǎn)所需的數(shù)據(jù)率和數(shù)據(jù)發(fā)送方向，持續(xù)時(shí)間字段指示興趣大致的生命周期。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)興趣時(shí)，它首先在cache中檢查是否存在相同的興趣，如果沒(méi)有相同的興趣Entry存在，那就根據(jù)接收到的興趣信息創(chuàng)建一個(gè)興趣Entry，包含的信息有數(shù)據(jù)率和一個(gè)指向興趣來(lái)源的梯度；如果該節(jié)點(diǎn)有相同的興趣Entry存在，但是沒(méi)有興趣來(lái)源的梯度信息，節(jié)點(diǎn)會(huì)以指定的數(shù)據(jù)率增加一個(gè)梯度，并更新Entry的時(shí)間信息和持續(xù)字段；如果該節(jié)點(diǎn)都包含了興趣Entry和梯度信息，那么只是簡(jiǎn)單進(jìn)行時(shí)間信息和持續(xù)字段的更新。節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)興趣之后，類(lèi)似sink節(jié)點(diǎn)，再次把興趣發(fā)送給與自己相鄰的節(jié)點(diǎn)。

3 梯度的建立

網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)從相鄰節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)興趣時(shí)，它無(wú)法判斷此興趣是否自己已經(jīng)處理過(guò)的，或者是否和另一個(gè)方向的鄰節(jié)點(diǎn)所發(fā)來(lái)的興趣相同，因此，當(dāng)興趣在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散的時(shí)候，梯度的建立情況。相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)彼此都建立了一個(gè)梯度。這樣就導(dǎo)致了一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)收到多個(gè)同樣的興趣。但是，這樣的梯度建立方法加快了失敗路徑的修復(fù)，有利經(jīng)驗(yàn)路徑的加強(qiáng)，從而不會(huì)產(chǎn)生持久的環(huán)路。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，梯度明確指定了數(shù)據(jù)率和發(fā)送數(shù)據(jù)的方向。定向擴(kuò)散協(xié)議對(duì)于梯度的建立是靈活，使用了兩個(gè)梯度來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，使用了若干個(gè)梯度來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)?？傊ㄏ驍U(kuò)散協(xié)議的任務(wù)是在傳感器節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn)之間建立梯度，以便可靠地傳遞數(shù)據(jù)。

4 數(shù)據(jù)的傳播

興趣指定的矩形區(qū)域內(nèi)的某個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在接收到興趣后，就開(kāi)始采集數(shù)據(jù)信息，然后在cache中搜索相匹配的興趣Entry。本文中，興趣匹配指的是，傳感器必須在興趣所指定的范圍內(nèi)，并且傳感器所檢測(cè)目標(biāo)的類(lèi)型也是有輪機(jī)車(chē)。興趣匹配之后，傳感器節(jié)點(diǎn)在它所擁有的梯度信息中，計(jì)算出數(shù)據(jù)率的最大值，以這個(gè)速率把數(shù)據(jù)信息發(fā)送給相鄰節(jié)點(diǎn)。本文，最初的數(shù)據(jù)率是每妙一個(gè)數(shù)據(jù)事件，直到采用了加強(qiáng)規(guī)則后才有所改變。傳感器節(jié)點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)信息如下：類(lèi)型=有輪機(jī)車(chē) //看到的機(jī)車(chē)型號(hào)實(shí)例=卡車(chē) //該機(jī)車(chē)類(lèi)型實(shí)例定位 = [125，220]//節(jié)點(diǎn)位置強(qiáng)度= 0.6 // 信號(hào)幅度測(cè)量置信度= 0.85 // 匹配確信度時(shí)間坐標(biāo)= 01 ：20 ：40 //事件的產(chǎn)生時(shí)間節(jié)點(diǎn)從它的相鄰節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)信息后，首先在cache中查找是否有相匹配的興趣Entry，如果沒(méi)有匹配的興趣Entry，那么該數(shù)據(jù)信息就被丟掉，如果找到了匹配的興趣Entry，就在數(shù)據(jù)cache中查找最近是否收到過(guò)相同的數(shù)據(jù)信息（防止形成環(huán)路），如果不存在相同的數(shù)據(jù)信息，就把該信息加入到cache中，否則就再次丟掉該數(shù)據(jù)信息。通過(guò)檢查數(shù)據(jù)cache，節(jié)點(diǎn)還可以確定再次發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)率。 如果所有鄰節(jié)點(diǎn)的梯度值大于剛接收到的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)率，那么該節(jié)點(diǎn)仍以同樣的數(shù)據(jù)率再次發(fā)送數(shù)據(jù)信息，如果有鄰節(jié)點(diǎn)的梯度值小于此數(shù)據(jù)率，該節(jié)點(diǎn)就降低對(duì)此鄰節(jié)點(diǎn)的發(fā)送速率。

5 路徑的建立和加強(qiáng)

Sink節(jié)點(diǎn)最初以較低的速率在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)散興趣，稱(chēng)之為“探索”，同樣的，源節(jié)點(diǎn)以較低速率建立起的梯度，也稱(chēng)為“探索”梯度。源節(jié)點(diǎn)采集到匹配的數(shù)據(jù)后，首先沿著“探索”梯度從多條路徑發(fā)送給sink 節(jié)點(diǎn)。當(dāng)sink 節(jié)點(diǎn)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)信息時(shí)，它只會(huì)加強(qiáng)其中一條路徑，并從該路徑取回自己所需要的數(shù)據(jù)，稱(chēng)該路徑為數(shù)據(jù)梯度。⑴采用正加強(qiáng)建立路徑。“探索”梯度建立完之后，sink節(jié)點(diǎn)以一個(gè)更小的時(shí)間間隔（更高的數(shù)據(jù)率）再次發(fā)送興趣給任意鄰節(jié)點(diǎn)。該鄰節(jié)點(diǎn)收到興趣后，發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)接收過(guò)相同的興趣，并且當(dāng)前新數(shù)據(jù)率比以前的更高，通過(guò)查看興趣cache，如果當(dāng)前的新數(shù)據(jù)率還要比此時(shí)所擁有的“探索”梯度值大，那該鄰節(jié)點(diǎn)以同樣的方法繼續(xù)加強(qiáng)它的鄰節(jié)點(diǎn)，直到到達(dá)源節(jié)點(diǎn)。⑵失敗路徑的修復(fù)和重建。本文前面討論的路徑的正加強(qiáng)是由sink節(jié)點(diǎn)觸發(fā)的，在定向擴(kuò)散協(xié)議中，為了實(shí)現(xiàn)失敗路徑的修復(fù)和重建，規(guī)定已經(jīng)加強(qiáng)過(guò)的路徑中的節(jié)點(diǎn)可以觸發(fā)，啟動(dòng)路徑的加強(qiáng)。節(jié)點(diǎn)c能正常收到來(lái)自鄰節(jié)點(diǎn)的事件，可是長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有收到來(lái)自數(shù)據(jù)源的事件，節(jié)點(diǎn)c就斷定它和數(shù)據(jù)源之間的路徑出現(xiàn)故障。節(jié)點(diǎn)c就主動(dòng)觸發(fā)一次路徑正加強(qiáng)，重新建立它和數(shù)據(jù)源之間的路徑。⑶采用負(fù)加強(qiáng)切斷路徑。采用正加強(qiáng)建立的路徑會(huì)導(dǎo)致不只一條路徑被加強(qiáng)了。sink已經(jīng)加強(qiáng)了鄰節(jié)點(diǎn)A的路徑，可是由于又收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)B的事件，對(duì)節(jié)點(diǎn)B的路徑進(jìn)行了錯(cuò)誤加強(qiáng)，這時(shí)，從數(shù)據(jù)源到sink 節(jié)點(diǎn)就有兩條路徑被加強(qiáng)了，就會(huì)浪費(fèi)能量。因此，在定向擴(kuò)散協(xié)議中可以采取負(fù)加強(qiáng)規(guī)則來(lái)處理這種情況。經(jīng)過(guò)短暫的運(yùn)行時(shí)間，sink 節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)B 的事件總是來(lái)得比節(jié)點(diǎn)A 的早，sink 節(jié)點(diǎn)就發(fā)送數(shù)據(jù)率較低的興趣給節(jié)點(diǎn)A，讓它降低和sink 節(jié)點(diǎn)之間的梯度值，而且，節(jié)點(diǎn)A還會(huì)把剛才收到的興趣轉(zhuǎn)發(fā)給所有給它發(fā)送過(guò)數(shù)據(jù)的鄰節(jié)點(diǎn)，對(duì)與它相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行負(fù)加強(qiáng)，直到到達(dá)源節(jié)點(diǎn)。

油擴(kuò)散泵主要由泵體、擴(kuò)散噴嘴、蒸氣導(dǎo)管、油鍋、加熱器、擴(kuò)散器、冷卻系統(tǒng)和噴射噴嘴等部分組成。當(dāng)油擴(kuò)散泵用前級(jí)泵預(yù)抽到低于1帕真空時(shí)，油鍋可開(kāi)始加熱。沸騰時(shí)噴嘴噴出高速的蒸氣流，熱運(yùn)動(dòng)的氣體分子擴(kuò)散到蒸氣流中，與定向運(yùn)動(dòng)的油蒸氣分子碰撞。氣體分子因此而獲得動(dòng)量，產(chǎn)生和油蒸氣分子運(yùn)動(dòng)方向相同的定向流動(dòng)。到前級(jí)，油蒸氣被冷凝，釋出氣體分子，即被前級(jí)泵抽走而達(dá)到抽氣目的。

光線透過(guò)以PET作為基材的擴(kuò)散層，會(huì)與折射率相異的介質(zhì)中穿過(guò)，使得光發(fā)生許多折射、反射與散射的現(xiàn)象，可修正光線成均勻面光源以達(dá)到光學(xué)擴(kuò)散的效果。

在背光源結(jié)構(gòu)中主要起到修正擴(kuò)散角度的作用，會(huì)使光輻射面積增大，但是降低了單位面積的光強(qiáng)度，即減低輝度。發(fā)光光源經(jīng)擴(kuò)散材料擴(kuò)散之後，能變成面積更大，均勻度較好，色度穩(wěn)定的2次光源。具有擴(kuò)散光線的作用，即光線在其表面會(huì)發(fā)生散射，將光線柔和均勻的散播出來(lái)；多數(shù)擴(kuò)散膜的基本結(jié)構(gòu)是在透明基材上如PET兩面涂光學(xué)散光顆粒。

源路由選項(xiàng)是IP數(shù)據(jù)報(bào)選項(xiàng)的其中之一，可用于測(cè)試某特定網(wǎng)絡(luò)的吞吐率，也可以是數(shù)據(jù)報(bào)繞開(kāi)出錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)。

源路由可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是嚴(yán)格源路由選項(xiàng)（Strict Source Route），一類(lèi)是松散源路由選項(xiàng)（Loose Source Route）。

嚴(yán)格源路由選項(xiàng)：規(guī)定IP數(shù)據(jù)報(bào)要經(jīng)過(guò)路徑上的每一個(gè)路由器，相鄰路由器之間不得有中間路由器，并且所經(jīng)過(guò)的路由器的順序不可更改。

松散源路由選項(xiàng)：只是給出IP數(shù)據(jù)報(bào)必須經(jīng)過(guò)的一些“要點(diǎn)”，并不給出一條完備的路徑，無(wú)直接連接的路由器之間的路由尚需IP軟件的尋址功能補(bǔ)充。