论文研究-基于相对局部密度的三维节点调度算法.pdf
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C omputer Engineering and Applications 计算机工程与应用
2016，52（20）
基于相对局部密度的三维节点调度算法
党小超
1，2
，蒲世强
1
，郝占军
1，2
DANG Xiaochao
1，2
, PU Shiqiang
1
, HAO Zhanjun
1，2
1.西北师范大学 计算机科学与工程学院，兰州 730070
2.甘肃省物联网工程研究中心，兰州 730070
1.College of Computer Sci ence and Engineering, North west Normal University, Lanzhou 730070, China
2.Gans u Province I nternet of Things Engineering Resear ch Center, Lanzhou 730070, China
DANG Xiaochao, PU Shiqiang, HAO Zhanjun. Node-based rel ative local density scheduling algorithm for three-
dimensional wireless sensor networks. Computer Engineering and A pplications, 2016, 52（20）：132 -137.
Abstract：In node s cheduling algorithms in the back off dormancy process of redund ant nodes, high energy consumption
is the problem to be addressed at present. A three-dimensional node scheduling method on the basis of relative local density
is proposed in this paper. The algorithm defines the concept of relative local density of nodes. It firstly determin es wh ether
a node is redundant according to the principle of redundancy, then puts the redundant node to sleep in the form of probabi-
listic competition according to res idual energy and relative local density of the nodes, and thus avoids the energy consump -
tion of node back off dormancy. Simulation shows that the three-dimensional nod e scheduling method on the basis of rela-
tive local density, under the premise of meeting the specified coverage, can reduce the energy consumption of nodes and
prolong the lifetime of network.
Key words：wireless sen sor networks; three-dimensional coverage; node-scheduling; relat ive local density
摘 要：针对目前大多数节点调度算法在冗余节点退避休眠过程中能耗大的问题，提出了一种基于相对局部密度的
三维节点调度方法。算法定义了节点相对局部密度的概念，首先根据冗余法则判断节点是否冗余，然后根据节点的
剩余能量和相对局部密度让冗余节点以概率竞争的方式休眠，从而避免了节点退避休眠的能耗。仿真实验表明基
于相对局部密度的三维节点调度方法能在满足指定的覆盖率的前提下，降低节点的能耗，延长网络的生存时间。
关键词：无线传感器网络；三维覆盖；节点调度；相对局部密度
文献标志码：A 中图分类号：TP391 doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1603-0335
随着社会工业化信息化程度的加深，无线传感器网
络
[1]
（Wireless Sensor Networks，WSNs）技 术越 来 越 多
地被应用在军事、汽车电子、工业控制、环境监测、医疗
卫生、智能家居等各行各业。目前 WSNs 的研究主要集
中在路由协议、目标定位、数据融合
[2]
、覆盖联通
[3-4]
、能耗
均衡
[5]
等方面。考虑到无线传感器网络的鲁棒性和节点
电池容量有限且不易更换的特性，大部分 WSNs 都采用
节点冗余部署的策略，通过节点调度算法使节点轮流工
作，从而节省能量，并延长网络的生命周期
[3-6]
。
节点调度通常包括节点的冗余判别和冗余节点的
休眠调度两个方面。考虑到算法复杂度和能耗等因素，
通常采用不依赖于精确地理信息的调度策略，利用邻居
节点的数量和距离
[7]
、密度等信息来调度。文献[8]提出
一种在二维异构无线传感器网络中按邻居节点的距离
分类进行冗余判别的方法，但并没有考虑冗余盲点以及
冗余节点休眠选择的问题。文献[9]针对不均衡休眠而
造成的边界收缩问题提出了容忍覆盖的概念。文献[10]
提出了两种应用层可分负载的能耗均衡调度算法，通过
对节点距离及剩余能量的精确建模，能有效提高网络的
负载均衡。文献[11]研究了在二维无线传感器网络中满
足指定覆盖率条件下，最小活动节点数与部署区域大
小，传感器半径的关系。在覆盖连通问题上，文献[12]
基金项目：国家自然科学基金（No.61363059）；西北师范大学青年教师科研能力提升计划项目（No.NWNU- LKQN-13-24）。
作者简介：党小超（1963—），男，教授，硕士生导师，研究方向：计算机网络；蒲世强（1990—），男，硕士研究生，研究方向：无线传感
器网络；郝占军（19 79—），通讯作者，男，副教授，研究方向：计算机网络、无线传感器网络，E-ma il：zhanju nhao@126.com 。
收稿日期：2016-03-24 修回日期：2016-05-17 文章编号：1002-8331（2016）20-0132-06
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