无线传感器网络连通忌覆盖问题及其解决方案综述

覆盖控制是无线传感器网络的一个基本问题,通过对网络空间资源的优化分配,来更好地完成环境感知和有效传输等任务。作为覆盖控制理论的研究热点之一,连通k覆盖问题研究如何从随机部署的大量传感器节点中选择一部分节点激活,使得任意监测目标都被至少k个不同的活跃节点同时覆盖,而且所有活跃节点都是通信连通的。本文分析了无线传感器网络中连通k覆盖问题的系统模型和算法评价指标,介绍了一些典型的近似算法并对其进行了分析和比较,最后进行了总结和展望。     

无线传感器网络连通k覆盖问题及其解决方案综述

覆盖控制是无线传感器网络的一个基本问题,通过对网络空间资源的优化分配,来更好地完成环境感知和有效传输等任务。作为覆盖控制理论的研究热点之一,连通k覆盖问题研究如何从随机部署的大量传感器节点中选择一部分节点激活,使得任意监测目标都被至少k个不同的活跃节点同时覆盖,而且所有活跃节点都是通信连通的。本文分析了无线传感器网络中连通k覆盖问题的系统模型和算法评价指标,介绍了一些典型的近似算法并对其进行了分析和比较,最后进行了总结和展望。     

无线传感器网络的连通覆盖临界条件分析

连通与覆盖控制作为无线传感器网络中两个最基本的问题,取决于网络配置及节点的传播距离,反映了网络的感知质量与资源的优化分配。为了用最优化数量的传感器节点来改善和确保网络的连通与覆盖,在分析现有研究成果的基础上,提出了满足渐进连通覆盖的临界充分条件及必要条件。理论分析及仿真实验均表明,提出的临界条件更紧凑和规则化,有助于对无线传感器网络进行更细致的研究。     

无线传感器网络覆盖和连通问题概述

覆盖和连通是无线传感器网络中两个密切相关的基本问题,直接影响着网络性能和网络任务完成的质量。文章给出了传感器节点的感知模型,从不同角度对覆盖问题进行了分类,阐述了覆盖控制算法的评价指标,介绍了覆盖问题和连通问题的典型算法,最后对覆盖和连通问题的研究方向进行了展望。     

无线传感器网络中连通与覆盖问题的研究

在无线传感器网络中,簇首和节点的数量直接关系到整个无线传感器网络的成本及性能,如鲁棒性、容错性等,这也是无线传感器网络设计时首先要考虑的问题。通过把复杂的连通和覆盖问题逐步化简,并利用理论分析、数学建模和几何证明,采用几何理论和数学归纳法的思想,从拓扑学的角度给出了传感器区域的一种网格划分方法。最后从理论上分别给出了在一个实现完全无缝连通和覆盖的传感器区域内最少需要多少簇首和最少需要多少个节点的解析表达式,即从理论上解决了把整个传感器区域至少划分成多少个簇和至少布置多少个节点才能实现完全无缝连通和覆盖的问题。     

无线传感器网络的覆盖和连通研究

节点配置是无线传感器网络研究的核心问题之一。为实现传感器节点的配置,随机散布方式被广泛地采用。主要研究了无线传感器网络节点随机配置的完全覆盖和连通问题。通过对网络完全覆盖和连通的分析,给出完全覆盖概率、检测半径和节点数目之间的定量关系;分析了参数对配置的影响,对比高斯分布和均匀分布的配置特性,以指导传感器网络的节点放置。提出了完全覆盖径向连通的配置方案来优化传感器节点数目,从而降低网络的配置代价。最后,利用模拟仿真试验来评定结论。     

无线传感器网络的覆盖问题研究

降低能耗可延长网络生存时间,在传感器节点高密度部署的环境中,在保证网络性能的前提下,将最少量的节点投入活跃工作状态,而将其余节点投入低功耗的睡眠状态。在满足上述覆盖性和连通性要求的基础上,讨论如何选择最少数量的工作节点,以及如何计算同时满足覆盖要求和连通性要求的问题。     

无线传感器网络中平均时延约束的自适应休眠机制

针对流量动态变化的无线传感器网络,提出了具有平均时延约束的自适应休眠机制.在休眠阶段,节点采取自适应地周期性休眠和苏醒来节省能量且保证平均传输延迟.在苏醒周期的节点没有数据发送或者收到目的地址为其他节点的RTS/CTS帧后进入休眠周期.通过建立马尔科夫链模型分析可得到该机制中平均时延约束下休眠周期的优化值.     

异构无线传感器网络的转发连通覆盖方法

提出了异构无线传感器网络的最小转发连通覆盖问题,其目标是寻找一个满足以下要求的最小转发连通覆盖集(minimum relay-connecting set cover,简称MRCSC):1) 活跃节点完全覆盖任务区域.从三角点阵排列可以获得节点数量近似最优的结论出发,给出了节点随机部署策略下的位置点优化选取原则,该原则着重考虑了当出现相邻节点间距离偏离3r_s 的情形时,能够限制不规则性的传播,最终构成近似规则的三角点阵排列.2) 所有活跃节点与转发骨干网连通.由于节点到达sink的路     

一种连通性覆盖的无线传感器网络节点调度算法

研究传感器节点随机部署于监测区域内,无节点地理位置信息情况下,如何能量有效地保证网络的通信连通与感知覆盖;节点采用基于概率的联合感知模型。提出CDS-based SSCA算法,其为一种基于连通支配集构造树的节点调度机制,每个节点根据剩余能量和与父节点的距离来设置等待时间及成为候选节点优先级。模拟实验结果显示,本算法能够能量有效地满足感知覆盖和连通覆盖要求;与ASW算法相比较,工作节点个数较少,网络生命周期明显延长,降低了网络整体耗能。     

基于能量均衡的最大化覆盖目标算法

目标覆盖问题是无线传感网络WSNs(Wireless sensor networks)最重要的问题之一.每个目标至少被一个传感节点覆盖,为此提出基于能量均衡的最大化覆盖目标EMNL(Energy-balance-based Maximizing Network Lifetime)算法.EMNL算法将所有传感节点划分不同的传感节点覆盖区SC(Sensor Cover),致使每个SC能够维持对所有目标监测一个固定时间.通过有选择性选择一个SC活动,而其他SC休眠,进而提高能量利用率,延长了网络寿命.EMNL算法构建了不同不相邻SC,进而最大化网络寿命.最后,建立仿真环境,并进行性能仿真.此环境下的数据表明,在EMNL算法有效地扩延生存时间,也提升了覆盖率.     

能量有效的无线传感器网络协同覆盖

在节点随机分布的无线传感器网络目标覆盖中,考虑到单个节点有时难以完成对目标的感知,利用节点的概率感知模型和漏检率的概念,提出了节点协同覆盖的思想,并建立了协同覆盖模型;详细分析并推导了协同覆盖感知概率、节点数目和节点参与协同覆盖的最低感知概率之间的关系;在协同覆盖模型的基础上,考虑节点能量消耗的因素,设计了优化网络使用寿命的协同覆盖算法ECTC;仿真结果表明,该算法在改善网络感知概率的同时,延长了网络的使用寿命。     

Lifetime maximization energy-aware routing protocol for route optimization to improve quality of service in wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are part of the short-term networks, including sensitivity, computation, and Wi-Fi connectivity capability. Many routing, range management, and log transfer protocols are specifically designed for WSN. The previous method showed less efficiency in routing management. The proposed lifetime maximization energy-aware routing protocol (LTMEARP) protocol is known for its high routing efficiency, giving a higher lifetime and throughput performance. The requirement for a routing system approach is advanced with Internet service provider's protocols by recalculating the routing table after the link stage's substitution worldwide, leading to responses and connection failures by sharing important data after traffic. LTMEARP routing protocol has assured high availability routing performances during traffic conditions. LTMEARP support sends homogeneous and expanded nodes. Analyze a new approach to routing-based selection algorithms for homogeneous node WSNs. The number of connections is limited and must be adjusted using separate paths and header packets to meet the user's network access location. The results show that the LTMEARP has achieved quality without introducing excessive network access program overhead, which deals with the study of communication and the benefits and problems with the performance of each routing technology.     

无线传感器网络中一种能量有效k度覆盖算法

覆盖率是衡量无线传感器网络性能的重要指标之一。在对目标节点进行k覆盖的过程中,会出现大量数据冗余迫使网络出现拥塞的现象,导致网络通信能力和覆盖能力降低、网络能量快速消耗等问题。为此,提出了一种能量有效[k]度覆盖算法（Energy Efficient k_degree Coverage Algorithm,EEKCA）。该算法利用节点之间的位置关系构造出覆盖网络模型,通过分析网络模型给出监测区域内节点覆盖期望值及对整个监测区域覆盖所需最少节点数量的求解过程;在能耗方面,给出了工作节点和邻居节点之间的能量转换函数比例关系,利用函数比例关系完成低能量节点的调度,进而达到全网能量平衡,优化了网络资源。最后,仿真实验结果表明,该算法不仅可以提高网络覆盖质量,还可有效抑制节点能量快速消耗,从而延长网络生存周期。     

无线传感器网络覆盖问题的研究进展*

分析了无线传感器网络的网络特征以及影响网络覆盖的重要因素,总结和评估了近年来提出的覆盖机制,同时对该领域尚存问题以及发展趋势进行了讨论。     

On redundant coverage maximization in wireless visual sensor networks: Evolutionary algorithms for multi-objective optimization

Wireless visual sensor networks can provide valuable information for a variety of monitoring and control applications. Frequently, a set of targets must be covered by visual sensors, as such visual sensing redundancy is a desired condition specially when applications have availability requirements for multiple coverage perspectives. If visual sensors become rotatable, their sensing orientations can be adjusted to optimize coverage and redundancy, bringing different challenges as there may be different coverage optimization objectives. Actually, the specific issue of redundant coverage maximization is inherently a multi-objective problem, but usual approaches are not designed accordingly to compute visual sensing redundancy. This article proposes two different evolutionary algorithms that exploit the multi-objective nature of the redundant coverage maximization problem: a lexicographic ”a priori” algorithm and a NSGA-II ”a posteriori” algorithm. The performance of both algorithms are compared, using a previously proposed single-objective greedy-based algorithm as a reference. Numerical results outline the benefits of employing evolutionary algorithms for adjustments of sensors’ orientations, potentially benefiting deployment and management of wireless visual sensor networks for different monitoring scenarios.     

移动容迟传感网络拓扑覆盖建模与统计特征*

移动容迟传感网络的拓扑覆盖研究对于相关工程系统设计具有重要意义。针对当前研究没有很好地刻画区域动态覆盖特征的问题,提出基于排队网络的建模方法。进而利用随机几何学和排队论方法,以定理形式提出关于二维平面上区域覆盖的首达时间、覆盖度分布等统计特征的理论结果。结合典型移动场景,仿真验证了上述结果的合理性和应用价值。     

基于事件驱动机制WSN覆盖算法

针对无线传感器网络覆盖方法自身特点以及在覆盖过程中消耗大量传感器节点能量的不足,提出了一种事件驱动机制的覆盖算法。该算法通过事件驱动机制使节点之间完成了状态转换,同时建立了传感器节点与目标节点之间的关联属性,从而有效地减少节点能量的消耗,延长了网络生存周期,优化了网络资源,确保了以最少的节点完成对目标区域的完全覆盖。仿真实验结果表明,该算法中节点能量的消耗与LEACH协议相比降低了7%,验证了该算法的实效性和稳定性。