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WSANs中Sensor与Actor协调机制的研究

符琦  
【摘要】: 无线传感器反应网络(WSANs)是由大量资源有限的传感节点和少数资源较丰富的反应节点组成的,用于执行分布式传感和反应任务的一种新型网络模型。其中,传感节点用于收集物理环境中的相关信息,反应节点用于接收和处理这些信息,并对物理环境执行适当的反应。这种网络系统被广泛地用于战场监视、小气候控制、化学攻击检测、工业控制、家庭自动化及环境监控等许多领域。 为了有效地完成分布式传感反应任务,在传感节点之间,传感节点与反应节点之间以及反应节点之间进行有效的协调是非常有必要的。本文主要研究了传感节点与反应节点之间的协调选择问题。本文首先提出一种基于跳数受限和能量有效的单个反应节点的协调选择算法——HBMECT,并给出了HBMECT的最优解决方案的整数线性规划(ILP)描述。在此基础上,本文具体给出了一个HBMECT的分布式近似解决算法,该算法在改良的地理分簇策略的基础上,形成了一棵以单个反应节点为根的最小代价树,较好地解决了传感节点与单个反应节点之间的协调选择问题。 在传感节点与单个反应节点协调选择的研究基础上,我们进一步研究了多个反应节点的协调情况,并提出了一种分布式的跳数有限且能耗自适应的选择算法DHBAECCT(Distributed Hop-Bounded and Adaptive Energy Consumption Cost Tree),同时给出了相应的最优解决方案的ILP描述。DHBAECCT算法的目标是要在事件区域中的源节点与作为数据接收者的反应节点间构造若干棵跳数有限且能耗自适应用的数据聚合树。为此,本文提出了DHBAECCT的一个分布式近似算法,该算法大大地减少了数据包从传感节点到目标反应节点的传输距离总和及数据包传输能耗的总和,为传感节点与多个反应节点间的协调选择问题提供了一种新的解决思路。 在算法性能评估部分,我们将HBMECT和DHBAECCT的两个分布式近似算法分别与MECT、MPCT和传统的贪婪转发路由选择算法进行了性能对比,并给出了相关的结果分析。


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