无线传感器网络中基于部分信息的中继选择

我们的工作受无线传感器网络(WSN)中零星警报数据包向基站的地理转发启发，其中节点周期性地异步进行睡眠-唤醒循环。当一个节点（称为源节点）需要转发一个数据包时（无论是通过检测事件还是来自上游节点），它必须等待其转发集（称为中继）中的邻居唤醒。每个中继都与一个随机奖励（例如，向汇聚节点前进的距离）相关联，该奖励是独立同分布的。最初，源节点不确定中继的数量、它们的唤醒时间和奖励值，但知道它们的分布。在每个中继唤醒时刻，当中继揭示其奖励值时，源节点面临的问题是立即转发数据包还是等待更多中继唤醒。在此设定下，我们寻求在平均奖励的下界约束下最小化源节点的期望等待时间。从运筹学文献的角度来看，我们的工作可以被视为资产出售问题的一个变体。我们将中继选择问题建模为一个部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP)，其中未知状态是中继的数量。我们首先考虑源节点知道中继数量的情况。对于一般情况，即源节点只知道中继数量的概率质量函数(pmf)时，它必须维护一个关于中继数量的后验pmf，并且仅当该pmf位于最优停止集内时才转发数据包。我们证明最优停止集是凸的，并得到了该集合的内外边界。上述策略的计算复杂度促使我们制定一个替代的简化模型，其最优策略是一个简单的阈值规则。我们提供仿真结果来比较各种单跳和端到端转发策略的性能。