21、无线传感器网络与协作多中继网络队列系统设计与分析

无线传感器网络与协作多中继网络队列系统设计与分析

无线传感器网络相关内容

在无线传感器网络中，数据流量可能会消耗大量有限的带宽，导致其他应用（如查询广播通信）工作异常。因此，需要采取措施以最小成本减少网络流量。

1. 相关机制与算法
   • 区域自适应数据收集算法 ：为防止源节点传输冗余传感数据，提出了基于区域的自适应数据收集算法。整个传感器网络区域被地理划分为多个重叠区域，每个区域由一个区域领导者和其直接邻居组成。采样数据值在其直接邻居中最高的传感器节点为区域领导者，是区域的中心。正常情况下，冗余传感器节点保持沉默，减少不必要的流量开销。只有当传感器的采样值高于其在上一周期监听到的任何直接邻居的数据时，才会传输采样数据。当所有采样数据值低于危险阈值时，每个区域仅将最高采样数据（即区域领导者的数据）传输到观察隧道的汇聚节点；若某处出现异常湿度，所有超过危险阈值的采样数据将直接传输到监控服务器。
   • 自适应睡眠/唤醒机制 ：为进一步减少网络能耗和流量，采用自适应睡眠/唤醒机制监测隧道湿度条件。节点可根据最新采样数据值动态调整采样频率。系统中有两个湿度级别，采样数据值低于危险阈值时，节点每30分钟采样一次；否则，每5分钟采样一次。在正常级别下，所有节点采用集中唤醒/睡眠模型以降低能耗，该模型包括持续3分钟的活动（即唤醒）阶段和睡眠阶段。所有节点在采样窗口随机时间采样湿度，并在转发窗口转发，转发窗口略长于采样窗口以确保最新采样湿度能传输到汇聚节点，时间同步可通过汇聚节点定期广播全网信标实现。