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南京航空航天大学
计算机科学与技术学院/人工智能学院
计算机网络实验设计报告
课 题： 物联网通信模拟实验
姓 名：
学 号：
班 级： 304
时 间： 2023/4/9
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1实验分析和设计
1.1用例分析
1. 无线传感器节点进程用例分析
发送数据。
因为本实验是模拟实验，所以即使监听到两个事件，这些工作也是可以在一个方法中完成的，本
实验在一个方法中产生了两个事件的信息。但是，即便两个事件是在一个方法中产生的，在发送数据时
也是按照独立的方式进行的。
对于簇成员节点进程来说，如果有火情数据，则节点需要发送两次数据(火情和温度两个事件)给
簇头节点进程。
如果一个节点进程被指定为当前的簇头节点，则该进程应该以多线程的方式收取其他成员节点进
程的数据。如果是火情数据，则立即上报给汇聚节点进程，如果是温度数据，则在进行必要的数据处理
工作后再上报。
无线传感器节点进程的用例图如图20-3所示。
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数据发送用例是无线传感器节点的重要工作，这里以数据发送用例为例，其用例描述如表20-1所
示。
表20-1数据发送用例描述
名称
标识
数据发送用例
UC0102
描述
1.产生感知火情信息和温度信息，形成数据。
2.如果自己是簇成员，则把数据发给簇头，结束处理。
3.如果自己是簇头，并且获得了火情数据，则需要立即转发该数据给汇聚节点进程。
4.收集其他节点进程发来的温度数据，直到所有节点的温度数据都收集完毕，或者等
待时
间超过了2s。
5.进行数据的清洗(超过温度范围的需要去除）和融合（区域号和时间相同的需要取
平均值)。
6.将数据发送给汇聚节点进程
前提
结果
定时器到时，采集外界事件（温度、火情)
数据发给簇头或者汇聚节点
注意
由于无线传感器网络的特性，无须太在意地址问题(无线传感器网络路由算法的特性
之一
是不关心地址)。但是在编程的时候，为了能够将数据发送给指定的角色，不得不关
注地址。
温度数据和火情数据的发送过程需要相互独立。
这个用例的相关工作实际上需要两个线程完成，一个需要定期产生数据并发送，另一
个监
听其他簇成员节点进程发来的数据
2.汇聚节点汇聚进程用例分析
汇聚节点进程(B)承担着网关的作用，其主要工作包括以下几项：接收来自无线传感器节点进程（
当前承担簇头角色的节点进程）的信息、进行合并后转发给数据服务器进程。 为了能够及时、并行地
收取每一个簇头节点进程发来的信息，这些任务应该以多线程的机制进行工作。
汇聚节点进程的用例图如图20-4所示。可见工作不是太多。
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图20-4 汇聚节点进程的用例图
这里以接收信息用例为例进行讲解，其用例描述如表20-2所示。
表20-2接收信息用例描述
名称
标识
接收信息用例
UC0201
1.接收来自簇头的环境信息。
2.如果是火情信息，则转换报文(从无线传感器网络的报文转换为IP报文)后立即发给数据
服务器，结束。
描述
3.进行错误数据的清洗(超过温度范围的数据需要清除)。
4.收集完所有簇头进程的温度数据，或者超过2s后认为已经收集完毕。
5.进行信息的合并。
6.转换报文并最终转发给数据服务器
前提
已经收到簇头进程发来的信息
结果
数据收集完毕后发给数据服务器
注意
1.簇头是会变化的，不能因为簇头变化就导致异常。
2.虽然在实验中汇聚节点的数据清洗功能的作用不大，但是在野外或者工厂，农场等环境
下感知错误或者进行低功率无线传输的时候，对于数据出错的情况不得不加以考虑。
3.因为需要进行是否收齐的判断，所以汇聚节点进程需要知道自己管理了哪些簇
3.数据服务器进程用例分析
数据服务器进程（A)完成数据的收集和保存，并进行展示。该进程工作较少。力了能够及时地收
取汇聚节点进程的数据，这里应采用多线程机制完成。数据服务器进程的用例图如图20-5所示。
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图20-5数据服务器进程的用例图
表20-3接收信息用例描述
名称
接收信息用例
标识
UC0301
描述
1.接收到来自汇聚节点的信息。
2.进行信息汇总和保存。
3.进行展示或者报警
前提
已经收到汇聚节点进程发来的信息
结果
信息保存和处理完毕，进行展示或报警
注意
应借助于数据库技术完成保存、查询和统计的相关工作，需要读者自己学习如何使用数
据库
1.2时序图
本实验的时序图如图20-6所示。由于在实验中涉及的进程太多，这里仅以部分节点进程
为代表、以发送温度数据为例进行描述。对于火情数据，相关节点进程无须进行等待、收集
和处理的工作。
