Маршрутизация с максимальным временем функционирования в беспроводных сенсорных сетях

Рассматривается задача маршрутизации в статических беспроводных самоорганизующихся сетях, возникающая в быстро развертываемой системе мониторинга на основе датчиков, известной как беспроводная сенсорная сеть. Информация, получаемая узлами мониторинга, должна маршрутизироваться к заданному множеству узлов-шлюзов. В таких сетях каждый узел способен выполнять зондирование, обработку данных и обмен данными и работает от ограниченного запаса энергии батареи, которая расходуется главным образом при передаче и приеме данных радиоприемопередатчиком. Если уровень мощности передатчика можно регулировать таким образом, чтобы использовать минимальную энергию, необходимую для достижения предполагаемого приемника следующего перехода, то скорость потребления энергии на единицу передаваемой информации зависит от выбора узла следующего перехода, то есть от решения о маршрутизации. Задача маршрутизации формулируется как задача линейного программирования, целевая функция которой состоит в максимизации времени функционирования сети, эквивалентного времени до разделения сети вследствие истощения заряда батарей. Рассматриваются две различные модели процессов генерации информации. В одной предполагаются постоянные скорости, а в другой — произвольный процесс. Предлагается алгоритм маршрутизации по пути минимальной стоимости, использующий стоимости каналов, отражающие как скорости энергопотребления при передаче данных, так и остаточные уровни энергии в двух узлах-концевых точках канала. Алгоритм допускает распределенную реализацию. Результаты моделирования для обеих моделей процессов генерации информации показывают, что предложенный алгоритм позволяет достичь времени функционирования сети, очень близкого к оптимальному, полученному решением задачи линейного программирования.