无线传感器网络中节能任务调度与数据聚合技术解析

### 无线传感器网络中节能任务调度与数据聚合技术解析 #### 1. 缺失读数的恢复 在某些情况下，节点会判定自身读数为冗余而不发送。这样，汇聚节点就无法获取这些节点的实际读数。不过，汇聚节点可通过重演节点的判定流程来恢复这些“缺失”读数。具体步骤如下： 1. 对于未发送读数的节点，汇聚节点先参考该节点邻居发送的实际读数。 2. 汇聚节点选择该节点用于空间插值的读数。 3. 汇聚节点计算该节点的估计读数。 通过这种方式，汇聚节点估计的读数误差始终会小于可接受的误差范围 E。 #### 2. 实验评估 为评估方法的有效性，进行了模拟实验，假设是对某区域的温度监测应用。 - **实验环境设置** - 在 100m×100m 的平地上随机部署 600 个节点和 1 个汇聚节点，汇聚节点位于区域角落。 - 所有节点的通信范围设为 10m。 - 提前完成 TDMA 时隙分配，以最小化帧中的时隙数量。 - 应用四种数据分布：2D - 高斯分布、平坡分布、瀑布分布和复合分布。 - 节点的能量消耗模型设置如下表： | 操作 | 电流 [mA] | | ---- | ---- | | 发送 | 22 | | 接收 | 22 | | 监听（偷听） | 2 | | 睡眠（关闭收发器） | 0.15 | - 其他参数设置如下表： | 参数 | 值（默认） | | ---- | ---- | | E | 0.1 - 1.0 (0.2) | | g | 1 - 10 (3) | | M | 0.1 - 1.0 (0.3) | | F | 1 - 8 (理想) | - **评估指标** - 冗余判定阶段传输的数据包总数。 - 一个周期内消耗的总能量。 - **不同参数的影响** - **可接受误差范围 E 的影响** - 随着 E 增大，无论数据分布如何，传输的数据包数量都会减少。因为 E 大时，很多读数满足判定条件。 - 在平坡和复合分布中，即使 E 增大，数据包数量也不会低于约 60 个，此时所有传输的数据包都是触发数据包。 - 在 2D - 高斯和瀑布分布中，传输的数据包数量比其他分布多，因为数据变化过于剧烈，ODAS 难以从较少的读数中估计数据分布。 - 能量消耗与传输的数据包数量呈现相似的趋势，说明能量消耗受传输数据包数量的影响。 - **传输帧确定表中参数的影响** - 以 2D - 高斯分布为例，传输帧确定表中的参数变化时，传输的数据包数量变化很小，因为几乎所有节点仅根据触发数据包来判定读数的冗余性。 - 能量消耗随 g 增大而增加，因