无线传感网络中的一种分布式学习算法

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1、无线传感网络中的一种分布式学习算法摘要：无线传感网络通过收集传感节点从环境中收集得到的数据，其间最主要的问题是节点有限的能量供给和分散控制的需求。为了解决这些问题，论文提出的方法使每个传感器节点都采用一种算法优化一组邻接节点效率，从而最终使得整个系统执行过程得到改善。关键词：能耗；等待时延；加强型自组织；无线传感网络中图分类号：TP212.9无线传感网络在环境和动物栖息地监测越来越多。由于一个无线传感网络的节点有限的能量，处理信息和通信的能力，就需要我们通过优化它们的工作方式，为了能扩展自治的无线传感网络的生命周期并且使延时最小化。最复杂

2、的因素就是通信，因为一些节点落在了基站的传输范围之外，或者属于不同的利益无关节点群，为了实现不同的目的，实施普通的集中方式不适用于大型的网络。1基础知识1.16无线传感网络。一个无线传感网络可以认为是一些密集部署的被称为传感节点的自治设备的集合，这些节点通过相关节点收集环境当中需要的数据。这些链接节点使用了无线通信方式在传感器与终端节点的传输，被称为sink节点，sink节点作为监听的访问节点，能够以分布式方式工作并能监听环境从而获取有用的信息。传感器节点通过无线通信的手段进行通信，使用一个复合的hop通信协议通过邻居节点向sink节点转

3、发数据包。图1无线传感网络1.2MAC协议。访问控制介质层（MAC）协议是一个数据传输协议，关于在网络节点中无线传输介质的共享，典型的ad-hoc的MAC协议不能应用于无线传感网络，因为这两类网络有很多不同，其中一些不同包括无线传感网络包含大量的密集的传感器节点，与ad-hoc网络的节点比较；需要频繁的改变传感器节点的拓扑结构和对能量的限制，等等。一个简单异步MAC协议包把时间分割成小的不相关的单元，叫帧。每一个节点独立地支配它们的睡眠时间（或传输安排），举个例子。在一帧量的时间内节点的天线将被关闭。在此期间，各代理将不能够与其它节点通信

4、，因此起到了节省能耗的作用。然而代理继续遥感和处理任务。我们的协议允许节点先于通信做到节点与传输安排同步以避免冲突和干扰――主要能量消耗的原因。1.36通信和路由。当无线传感网络被部署之后，节点首先需要确定它们与sink节点的单跳距离。比如，一部分节点转发它们的收发的包。可以通过以下方式广播SYN同步包达到：sink节点广播一个SYN包，包含了一个记时器，初始化时间集合0；所有接受器设置它们单跳时耗等于计时器的现实，计时并且继续广播新的SYN包，通过一个小的随机时延避免冲突。比如，一个节点收到一个SYN包单跳设置为0时并且广播一个新的SY

5、N包置单跳为1以此正确传送到下个sink节点。2新的自组织算法节点的能量消耗还取决于无线传感的位置。越靠近sink节点不得不转发更多的消息并且因此需要更多的侦听，而远离sink节点的这些信息需要花更多的时间进行休眠。因为这个原因，代理的行为不能和所有节点一样（比如，所有侦听和休眠在一帧的时间段内花一样的时间）。每一个节点需要知道什么组织方式在网络中将会有能耗。为了达到这个目的，我们采用优化算法目的是使我们的节点在整个系统运行的时候得到改善。2.1代理功能。每个代理的功能都被限制为一个帧时间段中选择睡眠时间段。其功能空间由离散休眠时间以帧为

6、单位长度等额递增。以一种折中的方式定义增量大小，因为一个相当大的值将会导致代理选择非常小的功能。另一方面，小的增量将会导致大的功能集，从而使算法很难一致见参考文献4，代理通过概率分布和在确定的离散时间帧下使用一个功能，我们称为一个帧窗口。对于代理在超过一个帧的时间使用一个功能因此有足够的时间经历系统功能的影响。62.2反馈。在继续处理反馈信号公式之前，我们需要定义一个信号代理的能量效率（EE）。我们认为一个代理在无线传感网络通信中大部分资源的能耗最小化时它的能耗――无意义监听，干扰和失败的发送，当使一些在它们队列中的包快速的传递而确保低网

7、络延时。正式的，我们定义代理i在时间帧j的能量效率（EE）：EEi，j=α（1-ILi，j）+β（1-OHi，f）+γ（1-UTi，f）+δ（1-DQi，f）+ξBLi其中：ILi，j是代理i在时间帧f中无意义的监听时间；OHi，f是代理i在时间帧f中的干扰时间；UTi，f是代理i在时间帧f中一些不成功的传输；DQi，f是代理i在时间帧f中每个包在队列中所花的时间总和；BLi是代理i剩下的生命周期；实数α，β，γ，δ和ε不同条件相应的权重。所有的值都定义在时间区间上。结果是代理影响每个其它执行单元，我们确立了自己的假设。我们坚信如果每个代

8、理寻求规模的增大而不仅仅是效率，而且是结果集的效率，这将会导致整个系统更高的能量效率。正是因为这个原因，我们设置了每个代理与在超过一个帧窗口大小下能量效率影响集（ESEE）的平均值相等的回馈信