【摘要】：鏈路調(diào)度技術(shù)是提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的重要途徑.傳統(tǒng)的鏈路調(diào)度算法主要關(guān)注如何尋找無干擾傳輸條件下的最小調(diào)度幀,而忽視路徑選擇對(duì)鏈路調(diào)度的影響,會(huì)導(dǎo)致部分鏈路的干擾集過大,降低了時(shí)隙復(fù)用性.針對(duì)這一難題,系統(tǒng)分析了鏈路調(diào)度與路徑選擇及網(wǎng)絡(luò)能耗的關(guān)系,提出聯(lián)合路徑優(yōu)化的高能效鏈路調(diào)度模型.為加快求解速度,首先通過變量刪減及模型轉(zhuǎn)化,提出基于整數(shù)規(guī)劃的最優(yōu)路由樹構(gòu)建算法;進(jìn)一步,根據(jù)整數(shù)規(guī)劃求解的路由樹與鏈路需求,提出基于最大干擾度優(yōu)先的啟發(fā)式鏈路調(diào)度算法.大量仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文算法的有效性.
【圖文】：

初始時(shí)，50個(gè)感知節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在120*120的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，位于區(qū)域中心的37號(hào)節(jié)點(diǎn)為sink節(jié)點(diǎn)，其余為感知節(jié)點(diǎn)．設(shè)置Ｒc=ＲI=20，rt=2，rr=1，權(quán)重因子分別設(shè)置為α=0.6，β=0.4．圖2展示了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在49個(gè)源節(jié)點(diǎn)，且各源節(jié)點(diǎn)具有單位時(shí)隙感知數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，采用分支限界法進(jìn)行整數(shù)規(guī)劃求得的路由拓?fù)鋱D，其中各鏈路上的數(shù)字表示該拓?fù)鋱D下的鏈路編號(hào)．表1展示了基于給定拓?fù)鋱D及鏈路需求，采用啟發(fā)式算法各鏈路獲得的時(shí)隙分配情況．從圖2與表1可見，最終分配的鏈路時(shí)隙滿足無干擾傳輸條件．使用啟發(fā)式算法求解的總時(shí)隙數(shù)為72，稍大于整數(shù)規(guī)劃求解的最小時(shí)隙分配數(shù)68．實(shí)驗(yàn)2考察不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模條件下，鏈路調(diào)度周期與網(wǎng)絡(luò)能量消耗隨權(quán)重系數(shù)的變化情況．令網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)數(shù)量分別為25與49，其他條件設(shè)置同實(shí)驗(yàn)1．考察在不同權(quán)重系數(shù)條件下，調(diào)度周期與能量消耗的對(duì)比情況，仿真結(jié)果分別如圖3與圖4所示．從圖3及圖4可見，隨著源節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，相應(yīng)調(diào)度周期與能量消耗也隨之增加．同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，能耗加權(quán)因子的比重越大，相應(yīng)得到的能耗值越小，調(diào)度周期則越長(zhǎng)．實(shí)驗(yàn)3考察部署節(jié)點(diǎn)為10、15、25、35、45、55及65時(shí)，且網(wǎng)絡(luò)中所有非sink節(jié)點(diǎn)均有感知數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，本文所提算法與原始整數(shù)規(guī)劃算法在求解時(shí)間上的對(duì)比情況．仿真使用PC機(jī)的主頻為i7-26003.4GHz，內(nèi)存為4GB．表2展示了不同部署條件下，采用啟發(fā)式算法與原始整數(shù)規(guī)劃方法在求解時(shí)間上的對(duì)比情況．從表2可見，采用整數(shù)規(guī)劃方法對(duì)原始模型求解時(shí)，當(dāng)部署節(jié)點(diǎn)數(shù)≤15時(shí)，直接使用整數(shù)規(guī)劃尚能在可接受的時(shí)間范圍內(nèi)獲得最優(yōu)解．然而，隨著部署節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，在非常長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)(＞7200s)都不能獲得可接受解．與之相比，本文所提算法通過削減模型中的變量數(shù)，能夠?

綬ń鈉姓鉾

本文編號(hào)：2767144