6、传感器网络中高效节能的聚合查询评估

传感器网络中高效节能的聚合查询评估

1. 引言

在传感器网络中，评估聚合查询时，延长网络生命周期是一个重要目标。以往的一些路由协议，如MST和GaNC，在构建路由树时没有充分考虑节点的剩余能量，导致靠近根节点的节点能量迅速耗尽，缩短了网络生命周期。本文提出了两种算法：LmNC和LmGaNC，旨在解决这些问题。

2. 问题定义

假设传感器网络由n个能量受限的同质传感器节点和一个能量无限的基站s组成，部署在感兴趣的区域。每个传感器周期性地产生感知数据，节点间通信可直接进行（若在传输范围内）或通过中继节点。网络可建模为有向图M = (N, A) ，其中N是节点集，|N| = n + 1 ，若节点v在u的传输范围内，则存在有向边⟨u, v⟩。从u到v传输m位消息的能量消耗建模为$md_{v,u}^{\alpha}$ ，其中$d_{v,u}$ 是u到v的距离，α通常取值在2到4之间。给定基站发出的聚合查询，问题是通过构建以基站为根的生成树来评估查询，使网络生命周期最大化，即生命周期最大化路由树问题（LmRTP）。

3. 算法LmNC

• 节点能力概念 ：给定节点v，设p(v)是其在路由树中的父节点。从v到p(v)传输m位消息的能量消耗为$E_c(v, p(v)) = md_{v,p(v)}^{\alpha}$ ，$E_r(v)$ 是v在评估当前查询前的剩余能量。假设每个节点感知的消息长度相同（m位），则节点v对p(v)的能力定义为：
  $C(v, p(v)) = E_r(v)/E_c(v, p(v)) - 1 = E_r(v)/md_{v,p(v)}^{\alpha} - 1$