45、无线传感器网络中的事件感知拓扑管理

无线传感器网络中的事件感知拓扑管理

1 引言

无线传感器网络（WSN）由部署在感兴趣区域的资源受限传感器设备组成，用于对该区域进行监测。针对WSN，提出了四种数据传输模型，分别为周期性、事件驱动、汇聚节点发起和混合模型。在事件驱动的传感器网络中，节点相互协作并进行自我配置，以实现对感兴趣事件的及时检测、监测，并将信息传播到汇聚节点。

大多数现有工作聚焦于周期性数据传输模型，因此需要一种针对事件监测节点的事件感知自配置方案，以便用最少的节点或能量完成事件监测过程。

任何WSN拓扑管理方案的主要目的是利用最少的可用资源维持网络连接。本文提出了一种分布式事件感知拓扑管理方案，该方案根据节点状态和事件状态来维持拓扑。此方案对节点进行组织，在维持连接性的同时，降低汇聚节点与事件监测节点之间的通信成本。其主要贡献如下：
- 减少事件监测节点的总传输距离，从而降低节点的整体能量消耗。
- 均匀分配中继节点或簇头（CH）的负载。
- 在WSN场景中分布式应用设施选址理论。

在WSN中，通信是传感、计算和通信过程中最耗能的环节。传输过程中的能量消耗与发射器和接收器之间的距离成正比。本文采用的无线电模型由Heinzelman等人提出。传输k比特数据到l距离时，发射器消耗的能量由公式（1）表示，接收器接收k比特数据消耗的能量由公式（2）表示：
[
E_{Tx} = E_{elec}(k) + \epsilon_{amp} \times k \times d^a \quad (1)
]
[
E_{Rx} = E_{elec}(k) \quad (2)
]
其中，$E_{elec}(k)$ 是运