孟 超，金 龍，孫知信

(1.南京郵電大學(xué) 現(xiàn)代郵政學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.圓通速遞 物流大數(shù)據(jù)互通共享國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，上海 201705)

1 概 述

大數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)規(guī)模非常龐大，在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)密不可分，物聯(lián)網(wǎng)中大量的感知節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，形成了傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)[1]。傳感網(wǎng)自身的特點(diǎn)包括：感知節(jié)點(diǎn)制造成本低，體積小，所攜帶的電池容量非常有限，并且很難從環(huán)境中獲得補(bǔ)充。因此，當(dāng)電量耗盡后，傳感器節(jié)點(diǎn)失效。而傳感器網(wǎng)規(guī)模非常龐大，網(wǎng)絡(luò)中感知節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的總和非常大。尤其是在具有周期數(shù)據(jù)采集傳輸功能的無(wú)線傳感器網(wǎng)中，所有無(wú)線節(jié)點(diǎn)在相對(duì)很短的一段時(shí)間內(nèi)將所有數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控服務(wù)器，此時(shí)數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，形成了傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)流[2-3]。

大量數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于存儲(chǔ)能力和帶寬有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，這必然要求優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，否則無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)感知數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、安全性和及時(shí)性的要求。近年來(lái)，學(xué)術(shù)界致力于設(shè)計(jì)高效的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，確保各個(gè)傳感器大數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程和節(jié)點(diǎn)能量的有效利用，提高傳感網(wǎng)的可靠性[4-6]。文獻(xiàn)[7]提出了CodeDrip數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模型，該模型提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，但是由于可擴(kuò)展性差的特點(diǎn)，不適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。

在無(wú)線傳感網(wǎng)中數(shù)據(jù)包的延遲，數(shù)據(jù)包接受率的低下，是沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義的，較低的數(shù)據(jù)包接受率是不符合實(shí)際需求的，尤其是當(dāng)采樣節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集可靠的數(shù)據(jù)傳輸率，才能保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定。所以需要可靠的優(yōu)化模型，確保傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)的合理性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量[8]。

在文獻(xiàn)[9-10]中，作者提出采用隊(duì)列理論建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，解決在傳感網(wǎng)中傳感器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)定位和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收發(fā)公平性的問(wèn)題。該模型保證了數(shù)據(jù)包的接受率，但是卻降低了網(wǎng)絡(luò)可靠性[11-13]。已有的研究在傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)中取得了一定成效，但是也存在很多不足，首先物聯(lián)網(wǎng)的自組織網(wǎng)絡(luò)部署和采樣大數(shù)據(jù)信息傳輸技術(shù)不夠完善，尤其是當(dāng)采樣節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，需要不斷采集實(shí)時(shí)定位信息時(shí)，數(shù)據(jù)包接受率難以保證；其次，由于傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)的傳輸會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，需要有可靠的傳輸模型。目前針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題的解決方案還沒(méi)有。

針對(duì)以上問(wèn)題，文中設(shè)計(jì)了傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)姆抡婕軜?gòu)。該架構(gòu)采用物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)的采集定位和其他狀態(tài)數(shù)據(jù)，感知節(jié)點(diǎn)安裝于移動(dòng)車(chē)輛內(nèi)部，安裝在車(chē)輛頂部的協(xié)調(diào)器收集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)上報(bào)服務(wù)器保存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)車(chē)輛感知節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控。由于傳輸數(shù)據(jù)量巨大，網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，提出了一個(gè)大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?，首先通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸確定鏈路的相關(guān)性系數(shù)模型，在此基礎(chǔ)上通過(guò)理論推導(dǎo)得出大數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)模型，以減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)模，降低數(shù)據(jù)平均傳輸次數(shù)，避免網(wǎng)絡(luò)擁堵，同時(shí)降低能量消耗。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)仿真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)由傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心(遠(yuǎn)程監(jiān)控終端)等構(gòu)成。基站負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，也可以為監(jiān)控終端和匯聚節(jié)點(diǎn)提供通信。監(jiān)控終端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析，對(duì)移動(dòng)小車(chē)定位位置等信息進(jìn)行監(jiān)控和追蹤。詳細(xì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通信方式如圖1所示。

傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了監(jiān)控系統(tǒng)的核心，感知器主要負(fù)責(zé)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位和小車(chē)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。采集后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰?chē)輛內(nèi)部的匯聚，通過(guò)基站設(shè)備，傳輸網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給監(jiān)控中心，實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，小車(chē)內(nèi)部由一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)感知采樣節(jié)點(diǎn)組成。

圖1 大數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)示意

GPS節(jié)點(diǎn)位于運(yùn)營(yíng)車(chē)廂頂部，硬件結(jié)構(gòu)由本地存儲(chǔ)模塊、處理器模塊、能量供應(yīng)模塊、GPRS模塊等構(gòu)成，定期測(cè)量當(dāng)前位置信息，向傳感網(wǎng)絡(luò)提供定位數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用基于中國(guó)移動(dòng)3 G網(wǎng)絡(luò)模式為T(mén)D-SCDMA的3 G分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)，有很好的信號(hào)覆蓋，在絕大部分地區(qū)只要開(kāi)機(jī)就能自動(dòng)連接TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，該網(wǎng)絡(luò)能提供150 k～200 k之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。因此，采用TD-SCDMA方式可以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、?shí)時(shí)性。

監(jiān)控中心即遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，由監(jiān)控相關(guān)人員、大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、電腦以及其他移動(dòng)終端組成，中心負(fù)責(zé)小車(chē)在移動(dòng)過(guò)程中所有GPS定位數(shù)據(jù)和車(chē)輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析。

3 傳感器大數(shù)據(jù)傳輸模型設(shè)計(jì)

由于在小車(chē)移動(dòng)過(guò)程中，感知節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)量龐大，大量的數(shù)據(jù)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器端實(shí)現(xiàn)保存和監(jiān)控，而網(wǎng)絡(luò)的帶寬十分有限。大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸容易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵。針對(duì)這些問(wèn)題，提出傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)相關(guān)性模型，通過(guò)模型描述兩個(gè)采樣節(jié)點(diǎn)傳輸鏈路的相關(guān)性程度，相關(guān)性程度高的節(jié)點(diǎn)，隨機(jī)選擇其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，相互獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，則同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)模，并且對(duì)系統(tǒng)的架構(gòu)沒(méi)有任何影響，實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較小，可行性較高。

首先介紹一種簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸模型，在此基礎(chǔ)上提出一種多次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇髷?shù)據(jù)傳輸模型。

3.1 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸模型

文中采用統(tǒng)計(jì)學(xué)常用的相關(guān)性系數(shù)ρ表示兩個(gè)鏈路的相關(guān)性。定義一個(gè)三元組r，x和y，其中r表示傳輸數(shù)據(jù)的接受方，在移動(dòng)小車(chē)中，表示sink節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)，x和y分別表示兩個(gè)感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給sink節(jié)點(diǎn)，如圖2所示。由于采樣數(shù)據(jù)傳輸是隨機(jī)的，所以x和y可以視為兩個(gè)隨機(jī)變量。假設(shè)當(dāng)數(shù)據(jù)可以成功接受時(shí)，隨機(jī)變量值為1，否則為0。因此x和y服從0-1分布：x～B(1,Px),y～B(1,Py)。其中，Px和Py分別是數(shù)據(jù)包接收概率，也即鏈路x→r和y→r數(shù)據(jù)傳輸成功的概率。

x和y的相關(guān)性系數(shù)ρ定義為：

(1)

圖2 節(jié)點(diǎn)傳輸架構(gòu)

由于x～B(1,Px),y～B(1,Py)，則：

(2)

E(xy)表示節(jié)點(diǎn)x和y同時(shí)成功傳輸數(shù)據(jù)包的概率，也即E(xy)=P(x=1,y=1)。文中用E(xy)=Px,y(1,1)表示。其中Px,y(1,1)表示節(jié)點(diǎn)x和y同時(shí)成功發(fā)送數(shù)據(jù)的概率，即兩條鏈路同時(shí)成功接受數(shù)據(jù)的概率。因此：

(3)

式3表示簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)一次傳輸過(guò)程中兩條鏈路之間的相關(guān)性系數(shù)ρx,y，而采樣得到的大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸需要感知節(jié)點(diǎn)多次傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)(sink)。

3.2 大數(shù)據(jù)傳輸模型

對(duì)于感知節(jié)點(diǎn)采樣獲取的大數(shù)據(jù)，需要感知節(jié)點(diǎn)多次傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)于兩條鏈路其傳輸n次，分別對(duì)應(yīng)隨機(jī)機(jī)變量x1,x2,…,xn和y1,y2,…,yn，其中xi表示第i時(shí)刻感知節(jié)點(diǎn)x的數(shù)據(jù)包傳輸，成功為1，失敗為0，yi表示第i時(shí)刻感知節(jié)點(diǎn)y的數(shù)據(jù)包傳輸，成功為1，失敗為0。文中假設(shè)每次傳輸都是嚴(yán)格意義上的時(shí)間同步。

則其相關(guān)性系數(shù)為：

(4)

由于時(shí)間嚴(yán)格的同步，所以文中考慮xi和yj，當(dāng)i=j時(shí)，存在相關(guān)性。當(dāng)i≠j時(shí)，由于不在同一時(shí)刻傳輸數(shù)據(jù)，所以相關(guān)性系數(shù)為0，也即不存在相關(guān)性，相互獨(dú)立。

所以：

ρx,y=ρxi,yj(i=j)

(5)

由于

(6)

當(dāng)i≠j時(shí)，xi和yj相互獨(dú)立，則ρxi,yj,i≠j=0。

于是：

(7)

(8)

(9)

將式5～9代入式4，再使用協(xié)方差公式可得到：

由于E(xy)=Px,y(1,1)，利用式2、式3和式5可以得到：

(10)

式10表明鏈路間多次傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)等于某一次傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)，一次傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)可以用式3求出。式3中的數(shù)據(jù)包接受率在圖2的架構(gòu)下可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)x和y傳輸數(shù)據(jù)包，在節(jié)點(diǎn)r處通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得成功接受的數(shù)據(jù)包和丟失的數(shù)據(jù)包，進(jìn)而得到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的成功率[14]。

將由實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)包的接受率代入式3，可以求得一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)性，式10可以得到在嚴(yán)格同步意義下n次傳輸?shù)南嚓P(guān)性。

在大數(shù)據(jù)采集與傳輸中，n次同步的傳輸更加具有實(shí)際的現(xiàn)實(shí)意義，多次實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小車(chē)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。多次的鏈路傳輸相關(guān)性系數(shù)，可以由一次的數(shù)據(jù)鏈路傳輸相關(guān)性系數(shù)來(lái)表示，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算量，減少了系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)荷。

當(dāng)相關(guān)性系數(shù)ρX,Y=0，表明兩個(gè)鏈路大數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，鏈路相互獨(dú)立，彼此不受影響，所以此時(shí)兩條鏈路都要傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)。當(dāng)ρX,Y<0時(shí)，表明此時(shí)兩條鏈路負(fù)相關(guān)，此時(shí)傳輸其中一個(gè)鏈路的數(shù)據(jù)，另一條鏈路通過(guò)相關(guān)性算法[15]求出。當(dāng)ρX,Y>0時(shí)，表明此時(shí)兩條鏈路正相關(guān)，此時(shí)傳輸其中一條鏈路數(shù)據(jù)即可。通過(guò)這種方案，大大減少了大數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模，減少了大數(shù)據(jù)的平均傳輸次數(shù)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿矶隆?/p>

4 實(shí)驗(yàn)評(píng)估

為了驗(yàn)證文中提出的大數(shù)據(jù)傳輸模型的可靠性，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。實(shí)驗(yàn)環(huán)境如圖1所示，在小車(chē)中裝置實(shí)驗(yàn)感知節(jié)點(diǎn)，以模擬車(chē)載移動(dòng)數(shù)據(jù)采集場(chǎng)景。

評(píng)估的主要目的：大數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)是否存在數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)性；感知節(jié)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)后，對(duì)一次同步的數(shù)據(jù)傳輸和多次的數(shù)據(jù)傳輸，相關(guān)性系數(shù)如何變化；采用該方案前后大數(shù)據(jù)平均傳輸次數(shù)如何變化。

實(shí)驗(yàn)環(huán)境：使用802.15.4傳感網(wǎng)，802.15.4低速率物理層和媒體接入控制協(xié)議，適用于低速率內(nèi)部近距離的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，采樣節(jié)點(diǎn)采用TinyOS操作系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)固定在感知區(qū)域，小車(chē)頂部安裝了一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，用于收集感知節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，包括定位和車(chē)輛其他數(shù)據(jù)。

4.1 數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)性的驗(yàn)證

所有的感知節(jié)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)后，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。任意選擇兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，得到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)性的傳輸情況，傳輸架構(gòu)如圖2所示。

圖3是兩個(gè)鏈路相關(guān)性的情況，其中圖a和圖b是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)正相關(guān)，圖a表示兩個(gè)鏈路具有相同的數(shù)據(jù)包接受率，圖b是兩個(gè)數(shù)據(jù)包接受率不同，其中S表示成功接受，F(xiàn)表示丟失數(shù)據(jù)包。圖c和圖d是兩個(gè)鏈路負(fù)相關(guān)的情況，圖c表示兩個(gè)鏈路具有相同的數(shù)據(jù)包接受率，圖d表示兩個(gè)數(shù)據(jù)包接受率不同?？梢钥闯?，數(shù)據(jù)鏈路的傳輸具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

圖3 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)性的情況

4.2 簡(jiǎn)單一次數(shù)據(jù)傳輸和大數(shù)據(jù)多次傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)變化

將一次數(shù)據(jù)傳輸所獲得的兩個(gè)鏈路相關(guān)性系數(shù)和兩個(gè)鏈路n次傳輸數(shù)據(jù)得到的相關(guān)性系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，兩個(gè)鏈路分為相互獨(dú)立、正相關(guān)和負(fù)相關(guān)三種情況。

在完全同步的情況下，一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)ρx,y可由式3直接求得，假設(shè)各條數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)包接受率已知，n=10次數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)性系數(shù)可以由式11求得。

(11)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察ρX,Y和ρx,y是否接近相等和兩者的變化情況。當(dāng)滿(mǎn)足|ρX,Y|≤0.1和|ρx,y|≤0.1，則認(rèn)為兩個(gè)鏈路相互獨(dú)立。

圖4是兩條鏈路相互獨(dú)立的情況。

圖4 兩個(gè)鏈路相互獨(dú)立相關(guān)性系數(shù)的比較

由圖可以看出，一次數(shù)據(jù)相關(guān)性系數(shù)和n次的傳輸相關(guān)性系數(shù)并不是完全相等，存在誤差，絕對(duì)誤差不超過(guò)0.01。實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因是由于多次傳輸持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，每次采樣具有一定的采樣時(shí)間間隔，外界環(huán)境的變化對(duì)于鏈路相關(guān)性系數(shù)產(chǎn)生了影響；另外，式10是在嚴(yán)格數(shù)據(jù)傳輸同步的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論，而實(shí)際中多次的傳輸很難保證嚴(yán)格的同步，尤其是在小車(chē)這樣一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中。鏈路正相關(guān)和和負(fù)相關(guān)的情況類(lèi)似，一次傳輸和n次傳輸其相關(guān)性系數(shù)分別在1和-1之間來(lái)回波動(dòng)。

盡管簡(jiǎn)單一次數(shù)據(jù)傳輸和大數(shù)據(jù)多次傳輸之間有誤差，但是從圖中可以看出誤差較小，在實(shí)際應(yīng)用中，簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)性系數(shù)ρx,y可較好地逼近大數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)ρX,Y。

4.3 平均傳輸次數(shù)的比較

圖5顯示了兩個(gè)鏈路正相關(guān)和不相關(guān)時(shí)平均傳輸次數(shù)的變化情況。

圖5 兩條鏈路正相關(guān)和不相關(guān)情況

由圖可以看出，隨著數(shù)據(jù)包接受率的提高，平均傳輸次數(shù)不斷減少。數(shù)據(jù)包接受率的提高，意味著更多的數(shù)據(jù)傳輸成功，自然平均傳輸次數(shù)不斷減少。

在大數(shù)據(jù)相關(guān)性傳輸情況下，平均傳輸次數(shù)明顯少于不相關(guān)的情況。這是由于無(wú)相關(guān)性傳輸情況下，平均傳輸次數(shù)是兩條鏈路傳輸次數(shù)的和，而在相關(guān)性傳輸情況下，由于相關(guān)性的存在，可以去掉其中一條鏈路的數(shù)據(jù)傳輸，所以導(dǎo)致平均傳輸次數(shù)大幅降低。圖6顯示了不同的鏈路和不同的數(shù)據(jù)傳輸條件下，鏈路負(fù)相關(guān)和不相關(guān)兩種情況下的平均傳輸次數(shù)的變化。

圖6 兩條鏈路負(fù)相關(guān)和不相關(guān)情況下

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)傳感網(wǎng)大數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，構(gòu)建了一個(gè)大數(shù)據(jù)定位監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡婕軜?gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控。另外針對(duì)該架構(gòu)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中的問(wèn)題，提出了相關(guān)性的數(shù)據(jù)傳輸模型，并通過(guò)理論證明了一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)和多次同步的數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)性系數(shù)是一致的，而多次的數(shù)據(jù)傳輸才具有現(xiàn)實(shí)的意義。理論證明的結(jié)果說(shuō)明可以用一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€(gè)鏈路的相關(guān)性系數(shù)代替多次傳輸?shù)南嚓P(guān)性系數(shù)，通過(guò)鏈路的相關(guān)性系數(shù)可以刪減掉冗余的數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)于獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)不存在相關(guān)性，則同時(shí)傳輸，存在相關(guān)性的節(jié)點(diǎn)，選擇其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。該架構(gòu)極大地減少了傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模，減少了大數(shù)據(jù)的平均傳輸次數(shù)。傳輸次數(shù)的降低，意味著能量消耗的降低，在電池供電的無(wú)線傳感網(wǎng)中具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用相關(guān)性可以有效減少數(shù)據(jù)傳輸規(guī)模，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性。