大型传感器网络基础：连通性、容量、时钟与计算

传感器网络可能包含大量节点，这些节点能够随时间感知环境、通过无线网络相互通信并处理信息。它们与数据网络的不同之处在于，整个网络可能是为特定应用而设计的。我们研究此类大规模传感器网络的理论基础，涉及四个基本问题：连通性、容量、时钟和函数计算。首先，传感器网络必须连通，以便信息确实能在节点间交换。自组织网络的连通图被建模为随机图，并确定了渐近连通性的临界范围，以及节点需要连接的临界邻居数。其次，在连通的前提下，我们探讨传感器网络能传输多少数据的问题。我们给出了几种模型下容量的基本界限，以及无线通信应如何组织的架构启示。时间信息对于传感器网络的应用和运行都至关重要。我们给出了网络中时钟可同步性的基本界限，并介绍和分析了时钟同步算法。最后，我们转向传感器网络设计目标——收集相关信息的问题。需要研究网络内数据聚合的最优策略，以便可靠地计算传感器测量的复合函数，以及实现这一目标的复杂性。我们探讨了如何在传感器网络中高效执行此类计算，以及针对某些函数类别的相应算法。