針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSNs）的功率消耗與數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延不均衡的問題,提出1種基于簇化WSNs的優(yōu)化模型,旨在滿足不同的可靠等級條件下,最小化端到端時(shí)延和功率消耗:建立目標(biāo)函數(shù);并應(yīng)用典型的交互式的線性和通用優(yōu)化求解器（LINGO）15.0軟件求解優(yōu)化問題;然后分析在不同簇尺寸和可靠等級條件下可實(shí)現(xiàn)的最小時(shí)延和功率的條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)維持至少90%的可靠率時(shí),擁有20個(gè)節(jié)點(diǎn)的簇的功率消耗可低至4.2 mW。 

【文章來源】：導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2020,8(01)CSCD

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【部分圖文】：

顯示了每個(gè)簇內(nèi)不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)在變化的可

淖钚《說蕉聳毖?msR>80%R>85%2545.0800052.155973053.3453161.940453561.6105063.21252從表2可知，簇可以擴(kuò)展到35個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)簇內(nèi)有35個(gè)節(jié)點(diǎn)，R>80%時(shí)，最小時(shí)延為61.6105ms，仍未超過100ms，離250ms還有一段距離。表2中的阿拉伯符號表示可行的解決方案。這些數(shù)據(jù)有利于WSN的設(shè)計(jì)者，如何通過簇尺寸控制端到端時(shí)延。接下來，分析求解式（7）問題的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示。與圖2類似，圖3也考慮了R>80%、85%、90%條件下，不同的簇尺寸下的最小功耗。圖3最小功耗

件下最小化時(shí)延。其中macMaxBE表示窗口0W的上限。第2個(gè)問題可表達(dá)為：最小化功耗問題，即minimize()kPn（15）subjectto(7)(14)（16）接下來，通過求解器求解優(yōu)化問題，并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析3.1實(shí)驗(yàn)平臺為了解決上述優(yōu)化問題，引用交互式的線性和通用優(yōu)化求解器LINGO15.0軟件包解決優(yōu)化問題[13]。LINGO是求解線性和非線性優(yōu)化問題的最簡工具，它內(nèi)置了1種建立優(yōu)化模型的語言。LINGO軟件界面如圖1所示，仿真參數(shù)如表1所示。圖1LINGO軟件界面表1仿真參數(shù)仿真參數(shù)值Pi/mW0.8PSC/mW40Pt/mW30Pr/mW40macMaxBE3~8L/B120Lack/B123.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析首先，分析了在不同可靠性下限（R>80%、85%、90%）條件下，求解式（6）問題的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2所示。圖2最小傳輸時(shí)延圖2顯示了每個(gè)簇內(nèi)不同的節(jié)點(diǎn)數(shù)在變化的可靠性條件下的最小傳輸時(shí)延。從圖2可知：當(dāng)簇內(nèi)有20個(gè)節(jié)點(diǎn)，R>80%時(shí)，最小時(shí)延為36.81ms；當(dāng)R增加至大于85%時(shí)，最小時(shí)延達(dá)到42.37ms；當(dāng)R增加至大于90%時(shí)，最小時(shí)延達(dá)到50.66ms。在前面已經(jīng)強(qiáng)調(diào)過，在智能電網(wǎng)（SmartGrid）的多數(shù)應(yīng)用中，可容忍的時(shí)延達(dá)到250ms。而從圖1數(shù)據(jù)可知，即使一個(gè)簇內(nèi)有20個(gè)節(jié)點(diǎn)，時(shí)延未超過51ms。表2顯示解決式（6）問題的可行方案。表2不同條件下的最小時(shí)延簇尺寸不可靠性下限時(shí)的最小端到端時(shí)延/msR>80%R>85%2545.0800052.155973053.3453161.940453561.6105063.21252從表2可知，簇可以擴(kuò)展到35個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)簇內(nèi)有35個(gè)節(jié)點(diǎn)，R>80%

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于跳距修正粒子群優(yōu)化的WSN定位算法[J]. 趙雁航,錢志鴻,尚小航,程超.  通信學(xué)報(bào). 2013(09)



本文編號：3349284