一种高吞吐率和高公平性混合传感网络研究

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对于无线传感网络,网络吞吐率和网络公平性这两个性能指标在过去往往容易被人们忽略,然而随着无线传感网络技术及物联网技术的不断深入发展,无线传感网络已经被越来越多地应用到各种复杂场景中,且人们对其网络速率的要求也日益增高。但是无线传感网络节点由于自身生产成本便宜、电源能量有限、发送功率低、计算与存储能力小等限制条件,MIMO技术、多址技术、信道自适应技术等提高无线多跳网络吞吐率的传统方法并不适用于无线传感网络,所以寄希望于在现有传感器节点硬件条件的限制下,通过无线传感网络本身来改善其网络速率低以及网络公平性低的特点,将是非常困难的。但是现实工程中往往存在这样一类场景,在这些场景中人们可以利用较低的部署成本在无线传感网络的节点与节点间添加适量的有线基础设施,从而方便达到大大提高无线传感网络性能的目的。受到上述场景需求的启发,本文作者通过混合传感网络的使用,即通过有线基础设施和传统无线传感网络合理搭配所组成的高性能传感网络,来达到有效提升网络性能的目的。本论文将对如何利用混合传感网络同时达到改善网络吞吐率和公平性这个问题进行研究,该问题可以被分解成两个独立的子问题,分别是针对固定网络的吞吐率分配机制问题,以及针对无线传感网络的有线部署问题。作者首先对第一个子问题进行了研究,在给定一个固定网络的前提下,提出并证明了一种针对网络中每一个节点的最优吞吐率分配机制;其后,又设计了三种启发式算法:即贪婪算法、K-自增聚类算法、混合算法,从而对第二个子问题给出了解决方案,仿真结果表明,当接收节点位于网络中心时,混合算法对于网络吞吐率这个性能指标,比贪婪算法高出60%,而对于网络公平性这个性能指标,则比K-自增聚类算法高出40%。而对于接收节点位于网络场角这种情况,贪婪算法的性能下降最为明显。
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