接近渗流阈值时自组织 ad hoc 传感器网络的快速初始化

本工作展示了传感器网络快速自组织的潜力，其中节点协作将消息中继到公共数据收集单元（汇聚节点）。从图论意义上讲，研究问题是寻找一个生成加权图的最短路径树。这是一个被充分研究的问题，例如 Dijkstra 算法为非负边权提供了解决方案。本文通过仿真示例表明，对已知分布式方法的简单修改可以显著提高性能。已知在接近渗流阈值的网络中发生的相变现象可以解释这些观察结果。一种作为参考的初始方法假设汇聚节点通过发送控制消息来宣布其对邻居的可用性，从而启动网络（树）的组织。这些邻居随后宣布其将消息路由到汇聚节点的当前成本估计。以这种方式收到暗示到汇聚节点有更优路由的消息的节点，会宣布其新发现，并记住消息来自哪个邻居节点。此活动持续进行，直到没有更多改进可向邻居宣布。结果是形成了一个用于将消息以成本有效的方式传输到汇聚节点（根）的树形网络。这种分布式方法具有简单改进的潜力，当最小化网络信息的存储和通信成为关注点时，这些改进是有意义的。当每个节点的连接数 $k$（度）略高于其全局网络渗流的临界值，并且同时存在一个阈值供节点决定是否宣布网络路由更新时，网络的快速组织就会发生。