15、无线传感器网络到云的高效数据收集算法解析

无线传感器网络到云的高效数据收集算法解析

1. 引言

在无线传感器网络（WSNs）与云的结合应用中，数据的高效收集是一个关键问题。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了传感器 - 云系统的瓶颈。当多个移动汇点（MS）协同工作时，合理的调度算法对于提高数据收集效率至关重要。例如，当M1忙于收集传感器2的数据，而M2已完成任务空闲时，若有传感器3等待M1收集数据，会导致收集时间变长，此时可调度M2协助M1收集传感器3的数据。因此，设计一个高效的调度算法来实现从WSNs到云的数据收集是十分必要的。

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。证明时考虑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。在这种情况下，CWC问题等价于找到一条访问所有给定传感器的最短路径。为了使路径长度最小，任何最优解都不会两次访问同一个传感器，否则可利用三角不等式使其更短。所以，找到这个特殊情况下SD - MSS的最优解等价于找到哈密顿路径问题（即找到一条访问所有传感器且长度最小的路径）的最优解，而哈密顿路径问题是一个著名的NP - 难问题。

3. 网络与延迟模型

3.1 网络模型

将WSN建模为一个无向加权图G = {Vse, Ese}，其中Vse = S，Ese是边的集合，若传感器Si和Sj之间的距离di,j小于R，则Ei,j是Ese中的一条边。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，这些传感器称为轮询点（PP），表示为PP⊆{P1,