15、无线传感器网络到云的高效数据收集

无线传感器网络到云的高效数据收集

1. 背景与问题提出

在无线传感器网络（WSNs）与云的结合应用中，由于WSNs通信能力较弱，如何在有限时间内将感知数据上传到云成为传感器 - 云系统的瓶颈。当多个移动汇点（MS）协同工作时，合理调度以高效收集数据至关重要。例如，当M1忙于收集传感器2的数据，而M2已完成任务空闲，且有传感器3等待M1收集数据时，可调度M2协助M1收集传感器3的数据。因此，设计高效的数据收集调度算法十分必要。

2. 问题复杂度分析

对于CWC问题，设计最优方法是一个NP - 难问题。证明思路是通过展示SD - MSS的一个特殊情况，即M = 1，传感器传输半径为零且上传时间为零，此时CWC问题等价于寻找访问所有给定传感器的最短路径，这又等同于哈密顿路径问题，而哈密顿路径问题是著名的NP - 难问题。

3. 网络与延迟模型

• 网络模型 ：将WSN建模为无向加权图G = {Vse, Ese}，其中Vse = S，Ese是边的集合，若Si和Sj之间的距离di,j小于R，则Ei,j是Ese中的边。然后将G转换为最小成本生成树MST = {Tnode, Tedge}，其中Tnode = Vse，Tedge⊆Ese。移动汇点将被控制访问部分传感器，即轮询点（PP），表示为PP⊆{P1, P2, …, Pk}。
• 延迟模型 ：多个移动汇点同步工作时，网络交付延迟Tnet可估计为Tnet = Max{TMS1, TMS2, …, TMSM}，其中TMSi是MSi的交付时间，由四部分组成：
  • 传输