基于联合感知模型的无线传感器网络连通性覆盖协议.pdf

第4期电子学报Vol.39No.4

2011年4月ACTAELECTRONICASINICAApr.2011

基于联合感知模型的无线传感器网络连通性覆盖协议

孟凡治,王换招,何晖
(西安交通大学计算机科学与技术系,陕西西安710049)

摘要:本文研究在没有节点位置信息的情况下,如何有效地保证节点采用联合感知模型且节点通信范围多级
可调的无线传感器网络的覆盖质量和连通性.给出了在节点随机部署方式下,网络覆盖质量和网络连通性与工作节点
个数、监测区域面积和节点性能参数的关系;设计了一个选取最少工作节点保证网络覆盖质量和网络连通性的调度控
制算法(SCA),该算法力求选取出的工作节点位置分布均匀并且网络整体能耗分布均衡.仿真结果表明:采用联合感
知模型比采用二进制感知模型保证网络覆盖质量需要的工作节点更少.SCA不仅有效地提供满足应用期望的覆盖质
量和连通性,而且减少了能量消耗,实现了能耗负载均衡.
关键词:无线传感器网络;联合感知模型;覆盖质量(QoC);连通性
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:0372-2112(2011)04-0772-08

ConnectedCoverageProtocolUsingCooperativeSensing
ModelforWirelessSensorNetworks

MENGFan-zhi,WANGHuan-zhao,HEHui
(DepartmentofComputerScienceandTechnology,XianJiaotongUniversity,Xian,Shaanxi710049,China)

Abstract:Thispaperfocusesonthequalityofcoverage(QoC)andconnectivityproblemsforwirelesssensornetworks,con-
sideringthecooperativesensingmodelandthemult-iadjustablecommunicationrangwithoutlocationinformation.Fortherandom
deploymentpolicy,theperformancesofthenetworkQoCandthenetworkconnectivityforvariousnumberofactivenodes,different
areaofthemonitoredregionandchangeableperformanceparameterofeachnodearepresentedrespectively.Furthermore,the
schedulingcontrolalgorithm(SCA)isdesignedtoguaranteetheQoCandconnectivityofnetworkswiththeleastnumberofnodes.
Itchoosestheuniformly-locatedworkingnodesandmakessurethattheenergyconsumptionofeachnodeconsumeshomogeneous-
ly.SimulationresultsshowthattheactivenodenumberemployedinthecooperativesensingmodeltoprovidethedesiredQoCof
networksislessthanthatofthebinarysensingmodel.AndtheSCApolicynotonlyprovidesthedesiredQoCandconnectivityof
networks,butalsoreducesthetotalenergyconsumptionandbalancestheenergydissipationamongnodes.
Keywords:wirelesssensornetworks;cooperativesensingmodel;qualityofcoverage(QoC);connectivity

对象是否被监测到是由对多个邻近传感器节点感知到
1引言
的数据进行融合分析而得出的.所以对象被监测到的概
网络覆盖质量和网络连通性是衡量无线传感器网率并不是由某一个节点决定的,而是多个节点共同监测
络(WSNs)服务质量的两个重要指标.利用节点的冗余到该对象的概率.对象被一个节点监测到的概率由节点
[1~4]
性,通过启发式算法调度节点状态,在满足服务质的物理特性、距节点的距离等诸多因素决定.因此联合
量要求的前提下轮流关闭节点