面向可替换的长存活时间的传感器网络的可靠调度方案PPT.pptx

Towards Reliable Scheduling Schemes for Long-lived Replaceable Sensor Networks报告人学 号任课老师目录 CONTENTS仿真结果总结展望解决方案研究背景研究背景 能量限制是传感器网络设计的一个重大挑战 现有的解决方法： 能量补偿外界能量获取节点回收替换增量部署研究背景能量补偿节点回收及替换外界能量获取增量部署1423 能量不可能总是被填满的，总是会有用完的一天 可从周围能源获得，比如太阳能但是： 适合于微型传感器节点的成熟的技术还未存在 传感器节点的硬件不可再生，开销大； 硬件和废弃电池易造成环境污染维护成本：硬件支出维护劳动力开销重点： 如何减少维护人员的维护频率研究背景 基于阶梯的策略（理想情况下） 任何时刻，网络中的所有节点根据他们的剩余能量形成一个阶梯状。剩余能量最低的传感器节点在阶梯的最底层，剩余能量等级在倒数第二的在阶梯的倒数第二层，以此向前。任意相邻剩余能量等级间的区别是一个常数，一个节点能量消耗的时间大于该节点充电所需的时间。传感器节点失效、节点中存在不规则的能量消耗率→损坏现有的阶梯架构，危害策略的性能基于阶梯的策略假设网络有m个区域，每个区域覆盖数量是Nmax，所有Nmax个主要覆盖集形成一个阶梯，每阶的高度为e/ Nmax朴素阶梯策略处理方法：每当覆盖集中的一个传感器节点用尽他的能量时，一条准备消息或截止消息都会发送到ES。每当一个传感器失败，我们认为是放完了能量。失败节点所属的覆盖集就变为一个备份集，等待一会被替换。存在的问题：当覆盖集中的第一个传感器失效或死亡时，准备和截止消息被以不规则的间隔发出，这将会损坏这个阶梯架构改进的阶梯策略算法思想：当阶梯架构因为节点失效被变形时，我们修复此阶梯结构，以至每个区域依旧如失效前一样以固定间隔发送准备消息。当失败发生，“降低”某些阶级的剩余能量，这样如果我们根据其剩余能量排列主覆盖集时，任意两个相连的覆盖集仍然保持剩余能量差为e/Nmax借记/信贷策略算法思想：在出现失效时只要求替换失败的节点。失败的覆盖域从新的主覆盖集“借”了一些数量的能量。只要失败覆盖集的失败的传感器被替换掉，他就开始返还能量给新的主覆盖集，直到新主覆盖集的能量等级回到预期的等级。能量消耗平衡策略算法思想：平衡传感器节点中能量消耗。如果一个传感器节点消耗能量率较高，可以安排这个节点使用频率低一些。反之，如果一个传感器节点消耗能量率较低，我们可以安排这个节点更频繁些。实现方法：如果一个能量消耗率高于α mean的传感器应该处于活跃状态，有着相对更低能量消耗率（即更高的剩余能量）的邻居传感器可以取代他的角色。能量消耗平衡策略能量提供：能量供给算法是每I帧运行一次的，I为系统参数。检查这些消息的发出者是否可以形成一个可以满足rc(v)的覆盖集合C： VC(v) ←VC(v)∪Cif st(v)=nthen st(v)=s广播providevif （e(u)- s(u) tp）， st(u)=p ；广播provideuelse st(u)=nuvprovideu能量消耗平衡策略能量请求：能量请求算法在每帧都运行if st(v)=s then给VC(u)中的每个节点转发这个请求消息。if st(v)=p ：收到n个请求if e(u)-s(u)nα mean then存储能量nα meanelse从最高能量负债里选择(e(u)- s(u))/ aα mean 个请求，然后发送一个拒绝消息给其他请求节点.if e(u)- ers(u)+tp then： if VC(u)= Φ then st(u)=n并广播取消消息cancelvif （if e(u)- s(u) tr ）在VC(u)中随机选择一个联合C，然后发送一个请求requestu,s(u)-e(u)给C中的每个传感器uvV’w检查自己的有效覆盖联合集VC(v’)，然后移除包含节点v的联合if VC(v’)= Φ then广播取消消息cancelv’, st(u)=nelse广播提供消息provideucancelvrequestu,s(u)-e(u)仿真系统设置仿真的系统参数：仿真结果情况一：系统是无节点失效，但是传感器能量消耗率不同。对能量消耗率建模如此方式：对每个传感器u，其能量消耗率的均值α mean(u)由工艺因素决定。α mean(u)是一个随机变量遵循Gau(α mean(u)，σ1).传感器u在某一帧的的能量消耗率α(u) 为另一个变量遵循Gau(α mean(u)，σ2)。σ1σ2是系统的参数。在这个情况下，研究能量平衡策略在不同系统参数包括备份传感器的数目x，σ1和广播提供消息的间隔I下的性能，仿真结果能量平衡策略在所有节点补偿覆盖要求为