一种基于数据聚合的传感器网络可调模型

作者：马东超; 孙兴国; 马礼

来源：计算机学报, 2019, 42(02): 207-222.

• 无线传感器网络
• 节能路由协议
• 网络节能优化
• 流量工程
• 网络生命周期

该文主要面向上行汇聚流量为主的传感器网络应用场景,针对现有优化方案在灵活性和计算开销等方面的问题进行了分析,包括优化目标单一、节能方法对于多重寿命标准难以适应、计算复杂度与求解近似比难以取舍、环境突变或管理需求的调整无法快速响应等等,对当前流行的传感器硬件进行了数据收发的功耗测试后,根据其射频耗能特性,以提高网络可靠性的最小化"最大链路利用率"和单纯功耗优化的最小化"网络连通支配集"为优化目标,引入加权绿色因子,建立了功耗和性能可以调节的模型RES-WSN(Reliability and Energy Steerable WSN).该模型的求解复杂度较低,当网络有数百个节点时,问题依然可以较快求解,为传感器网络提供了一种在能量消耗和可靠性及多重寿命准则间柔性调节的方案.根据该文方案求得的路由关系和数据流传输的分配结果,以"Multiple Instances"的思路和拓展选项的方式在RPL路由协议的基础上给出了部署方案.通过实验验证,该文模型对网络的可靠性的调控比例最高为52.08%,对能量消耗的调控比例最高为60.51%,特别是在仅考虑节能优化且允许部分节点死亡的情况下,网络存活时间相比只考虑可靠性的情况延长了42.54%,与近期相关研究"MinST"模型相比延长了9.23%～15.38%.

• 单位
  北方工业大学