5、物联网中高效节能数据通信的创新算法与实现

物联网中高效节能数据通信的创新算法与实现

1. 网络模型与问题描述

在物联网（IoT）网络中，我们用图 $G(V, E)$ 来表示网络结构，其中 $V$ 代表节点集合，$E$ 代表节点之间的连接。对于任意节点 $v \in V$，$Nbr(v)$ 表示其邻居节点集合。每个节点配备了小范围摄像头，通信范围为 $R$，并且可以通过 RSSI、TOA 或 TDOA 等测距技术确定与直接邻居节点的距离，但节点本身并不知道自己的位置。

网络主要由以下几部分组成：
- 中央节点（ς） ：若节点 ς 的图中心性最大，则称其为中央节点。
- 边界节点（B - N） ：位于网络图 $G$ 关键位置的节点。
- 网络边界 ：算法第一阶段后，由边界节点形成的虚拟圆圈。
- 内部节点（I - N） ：位于网络边界内且不是边界节点的节点。

问题主要有两个方面：一是从集合 $Min(B - N) \in V$ 中找到位于网络最关键位置的 IoT 节点，并在图 $G(V, E)$ 中检测到与所有节点距离最小的中央节点；二是找到与中央节点距离最大的节点，并为它们分配虚拟坐标，以形成用于数据通信的虚拟覆盖坐标。主要贡献是开发基于图中心性（ς）的分布式算法来检测虚拟坐标，利用中央节点和三角学的简单余弦规则找到物联网网络的边界，并将这些算法部署在 RPL 协议上。

2. 算法工作原理

提出的方法主要思路是先检测边界节点，然后利用图中心性为这些边界节点（B - N）分配虚拟坐标。在分配虚