無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)部署優(yōu)化.pdf

1、雙層無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擁有靈活、方便、自組織的優(yōu)勢(shì)，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。通常，雙層無線傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中存在中繼節(jié)點(diǎn)故障隱患，對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行后備冗余部署能保證感知節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，但現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間存在重要性差異，冗余部署過程中可能為重要性較低的數(shù)據(jù)配置過多的中繼節(jié)點(diǎn)，造成不必要的開支，影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
　　本文研究雙層無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于感知節(jié)點(diǎn)重要度的中繼節(jié)點(diǎn)故障容忍部署優(yōu)化問題，即在保證為不同感知節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同程度的相關(guān)中繼

2、節(jié)點(diǎn)故障容忍的同時(shí)，減少所部屬的中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)量。依據(jù)不同場(chǎng)景內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)通信能力差異，本文具體進(jìn)行了如下研究:
　　1)針對(duì)部署范圍內(nèi)任意中繼節(jié)點(diǎn)可直接與基站進(jìn)行通信的場(chǎng)景，研究基于感知節(jié)點(diǎn)重要度的中繼節(jié)點(diǎn)多覆蓋部署問題。首先對(duì)問題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，然后分析并參考相關(guān)的研究成果，基于合并等集合操作與貪心算法，給出了感知節(jié)點(diǎn)邊緣優(yōu)先算法，實(shí)現(xiàn)使用最少的中繼節(jié)點(diǎn)，保證存在中繼節(jié)點(diǎn)來接收并轉(zhuǎn)發(fā)各感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，且多覆蓋程度滿足用戶對(duì)各感知節(jié)點(diǎn)的

3、重要度要求。
　　2)針對(duì)部署范圍內(nèi)中繼節(jié)點(diǎn)可能無法直接與基站進(jìn)行通信的場(chǎng)景，繼續(xù)研究基于感知節(jié)點(diǎn)重要度的中繼節(jié)點(diǎn)多連通部署問題。首先使用圖論的方法對(duì)問題進(jìn)行建模，然后分析并參考相關(guān)的研究成果，基于最短路徑等圖論方法與貪心算法，給出了最優(yōu)路徑增補(bǔ)算法，實(shí)現(xiàn)使用最少的中繼節(jié)點(diǎn)，保證各感知節(jié)點(diǎn)與基站間存在通信路由，且不相交路由數(shù)量滿足用戶對(duì)各感知節(jié)點(diǎn)的重要度要求。
　　仿真結(jié)果顯示，上述方法在滿足故障容忍要求的同時(shí)，所部署的中繼