移动无线传感器网络中基于概率式运动预测的可靠服务执行方法

doi:10.3969/j.issn.1000-0801.2014.02.005

摘要/Abstract

摘要：

移动无线传感器网络（MWSN）中节点间可彼此协作，对数据信息进行过滤、计算与组合后，并通过服务形式对外提供使用。然而由于传感器节点移动的不确定性及无线通信距离的有限性，在MWSN中实施服务执行时，需考虑各节点执行服务所需的时间及相互间在未来特定时间区间内所处的物理位置。通过节点移动速率、移动方向的概率函数来定义与预测它们运动的多种不确定运动模式及将来可能所处的物理区域，在此基础上度量传感器节点彼此间在特定时间区间内处于有效通信区域内的可靠性，并给出基于蒙特卡罗模拟的近似计算方法。进一步考虑了服务执行所需的最大时间阈值以及最小可靠性阈值，给出了完全遍历的服务选择算法与 Pareto-控制（Pareto-dominated）的局部k 最优服务选择算法；最后通过实验分析比较了所提出算法的特点。

关键词: 移动无线传感器网络, 通信可靠性, 移动预测, 服务执行

Abstract:

By collaborating with each other，nodes in mobile wireless sensor network（MWSN）can filter，calculate and composite the data so as to provide it in forms of services to different users.However，due to the uncertain moving behavior and the limited wireless transmission，executing services in MWSN has to consider the time needed in nodes executing their services，and the physical region in which two nodes can communicate with each other by wireless channel.Probabilistic methods were used to define and predict the uncertain moving behavior of each node，and then the reliability was measured that two nodes can successfully communicate with each other under their wireless transmission range during a certain time period in the future.An approximate approach based on Monte Carlo simulation was also given to calculate nodes’ motions and the reliabilities of their successful communications.By consider the thresholds of execution time and the reliabilities of nodes’ successful communications，two algorithms were given to make the scheme of selecting nodes executing a group of services provided by the users，one using the approach of completely searching and one adopting the Pareto-dominated local k-th optimized method.Finally，experimented were conducted to evaluate our methods.

Key words: mobile wireless sensor network, communication reliability, motion prediction, service execution

胡海洋,张俊峰,胡华. 移动无线传感器网络中基于概率式运动预测的可靠服务执行方法[J]. 电信科学, 2014, 30(2): 40-50.

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图/表 10

图1

表1

参数定义"

符号	定义
｛o_i｝	移动传感器网络中节点集合
r	传感器节点的无线传输半径
h（o_i，s_q）	节点o_i完成服务s_q所需要用的时间
$[\underline{v_{i}}, \bar{v_{i}}]$	节点o_i的速率取值范围
$[\underline{θ_{i}}, \bar{θ_{i}}]$	节点o_i的运动方向取值范围
E	服务的执行路径图
R（o_i，o_j，t）	移动节点o_i和o_j在未来t时刻处于有效通信区内的可靠性
λ_S	节点执行完单个服务的最大时间阈值
α_f	两节点间处于有效通信区域内的最小可靠性阈值

表1

图2

图3

图4

图5

图6

图9

图10

图11

参考文献 18

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