具有睡眠-唤醒周期节点的无线传感器网络中可调谐的局部最优地理转发

我们考虑一个无线传感器网络，其主要功能是检测某些不频繁的报警事件，并使用地理转发将报警数据包转发到基站。节点知道自己的位置，并采用睡眠-唤醒周期，定期但非同步地唤醒。在这种情况下，当一个节点有数据包要转发到汇聚节点时，该节点等待合适邻居唤醒的时间与数据包转发给该邻居后向汇聚节点前进的距离之间存在权衡。因此，在选择中继节点时，我们考虑在平均前进距离约束下最小化平均延迟的问题。通过引入拉格朗日乘子的约束松弛，我们将这个下一跳中继选择问题建模为一个马尔可夫决策过程（MDP）。可以找到精确的最优解（BF（最佳转发）），但计算量很大。接下来，我们考虑一个数学上简化的模型，其最优策略（SF（简化转发））是一个简单的一步前瞻规则。仿真表明，即使节点密度相当小，SF 的性能也非常接近 BF。然后，我们研究了 SF 与两种极端策略的端到端性能比较：最大转发（MF），它使每跳的前进距离最大化，从而降低网络能耗；以及首次转发（FF），它将数据包转发给第一个唤醒的节点，从而倾向于使端到端转发延迟较小。我们发现，通过适当选择单跳平均前进距离约束，可以调谐 SF，以在端到端数据包延迟和转发路径中的跳数之间提供有利的权衡。