16、物联网传感器网络寿命优化的布谷鸟调度算法

物联网传感器网络寿命优化的布谷鸟调度算法

1. 引言

传感器是小型、节能且低功耗的设备，能够通过无线网络感知、处理和传输数据。无线传感器网络（WSN）在众多领域都至关重要，如安全、战场监视、空中交通控制、生物检测、环境监测、工业自动化和智能电网等。为了实现这些应用，需要在环境中部署大量传感器。传感器在监测或感知时所能覆盖的区域称为其覆盖范围，一个传感器可以监测其覆盖范围内的多个目标。

由于传感器体积较小且常部署在难以到达的区域，更换或更改其电池不太现实。因此，延长无线传感器网络的使用寿命是一个重要问题。在延长网络寿命时，需要考虑以下几个主要方面：
- 传感器的优化部署 ：合理安排传感器的位置，以提高覆盖效率和网络性能。
- 睡眠调度 ：将传感器从活动模式切换到睡眠模式，减少能量消耗。
- 负载平衡 ：确保各个传感器的负载均匀，避免某些传感器过度消耗能量。

通过对传感器节点进行调度来监测目标，可以有效利用能量，避免网络拥塞和数据包重传，减少网络通信中的额外能量消耗。同时，传感器调度可以显著延长网络寿命。多个传感器可以聚类成传感器集，这些集合可以有重复或无重复元素。当一个集合处于活动模式时，其元素传感器节点可以是活动的或非活动的，而其他集合的元素则处于空闲状态。保持负载平衡也是实现最大网络寿命的重要因素，因为每个传感器的可用能量会因其与基站的距离、感知范围和节点发射功率消耗的不同而有很大差异。根据可用的剩余能量，可以在传感器负载之间取得平衡。

本文的主要贡献如下：
1. 提出布谷鸟调度算法（CS