理论教育 物联网技术:节点部署策略及效益

物联网技术:节点部署策略及效益

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:对节点部署的合理优化,能够使WSN的资源得到合理利用、网络效率提高,通信服务质量增强。计划部署当WSN的监测区域人方便到达时,可以将WSN节点精确部署到指定的位置,这种方法也是静止部署的一种,称为计划部署。异构节点的部署,对于延长网络的生存期的有明显的作用,而且能够极大地提高WSN的数据传输成功率。

物联网技术:节点部署策略及效益

节点部署是WSN应用的第一步,它是研究如何在监测的区域内进行WSN节点布置。节点部署会对网络监测数据的完整性、时效性和准确性有一定的影响。对节点部署的合理优化,能够使WSN的资源得到合理利用、网络效率提高,通信服务质量增强。节点部署方法可以分为三大类,分别是静止、移动和混合部署方式。

1.静止部署方式

静止部署主要可以分为随机和计划两种部署方法,具体如下:

(1)随机部署

在一些类似于战场或自然环境比较恶劣的场所,人不方便到达,只能将WSN节点通过飞机和炮弹等方式播洒在监测区域,WSN节点随机性比较高,因此称其为随机部署。由于随机部署的节点形成的WSN不会是最优的,监测区域内WSN节点的疏密程度也不相同,甚至会出现一定程度上的覆盖漏洞或者不连通情况。

(2)计划部署

当WSN的监测区域人方便到达时,可以将WSN节点精确部署到指定的位置,这种方法也是静止部署的一种,称为计划部署。

2.移动部署方式

移动部署方式通常使用的有增量式、基于虚拟力的、基于概率检测的、基于Voronoi图的节点部署方法四种部署方式。

(1)增量式部署方法(www.daowen.com)

增量式部署是利用部署好的节点计算下一个节点的部署位置,目的是为了达到覆盖率最大。这种算法的最大优点是能够保证在现有的检测区域内部署的节点数是最少的,并且不影响检测的准确性,这样可以尽可能地减少开销。其缺点是部署一个节点可能需要对其他节点有所变动,这样就会造成很长的部署时间。该方法主要适用于对监测区域不太了解或者监测环境未知的情况下。

(2)基于虚拟力的部署方法

基于虚拟力的部署方法认为在节点之间、节点与边界之间都存在着一种虚拟力,这种力会使所有节点向外扩散,以达到对监测区域的最大覆盖。这种方法比较简单,节点移动的路径也相对较短,而且可以快速扩散到整个监测区域,但是最大的缺点就是容易陷入局部最优解。

(3)基于概率检测模型的部署方法

基于概率检测模型的部署方法的最大优点是引入了概率检测模型,其主要目的是在保证网络畅通的条件下解决节点的优化问题,即研究怎样用最少的节点部署来实现预期的覆盖要求,并且能够通过计算得到具体的节点部署位置。

(4)基于Voronoi图的节点部署

基于Voronoi图的节点部署是按照邻居节点的具体位置信息来构造本地的Voronoi图,每个节点的主要任务是查找Voronoi多边形中的覆盖空洞,并且需要确定节点是不是处于移动中以及怎样移动。

3.混合部署方式

混合部署就是指异构节点的部署,现阶段研究的主要是集中于同构的WSN之上。同构的意思是:WSN中所有节点都是同种类型的。但在实际的WSN节点中,可能存在小部分成本相对较高但其他优势明显的异构节点,它们的优势主要集中于电源、计算能力、传输带宽、移动能力、存储空间等方面。异构节点的部署,对于延长网络的生存期的有明显的作用,而且能够极大地提高WSN的数据传输成功率。

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