Abstract-interferens mellan samtidiga transmissioner kan orsaka allvarlig prestandanedbrytning i trådlösa sensornätverk (WSN). Även om flera kanaler som finns i WSN-teknik såsom IEEE 802.15.4 kan utnyttjas för att minska störningar, kan kanalallokering ha en betydande inverkan på prestandan hos flerkanalskommunikation. I detta dokument föreslås en uppsättning distribuerade protokoll för kanaltilldelning i WSN med teoretiska gränser. Vi överväger först problemet med att minimera antalet kanaler som behövs för att ta bort störningar i en WSN, och föreslår både mottagare-baserade och länk-baserade distribuerade kanal fördelning protokoll. Sedan, för WSNs med ett otillräckligt antal kanaler, vi formulerar en rättvis kanal tilldelning problem vars mål är att minimera maximal störning (MinMax) upplevt av någon överföringslänk i nätverket. Vi bevisar att MinMax kanal tilldelning är NP-hård, och föreslå en distribuerad länk-baserad MinMax kanal tilldelning protokoll. Slutligen föreslår vi ett distribuerat protokoll för länkschemaläggning baserat på MinMax kanalallokering som skapar ett konfliktfritt schema för sändningar. De föreslagna decentraliserade protokollen är effektiva, skalbara och anpassningsbara till kanalkondition och nätverksdynamik. Simuleringar baserade på topologier och dataspår som samlats in från en WSN testbädd av 74 TelosB motes har visat att våra kanalallokering protokoll betydligt överträffar ett toppmodernt kanalallokering protokoll. Index Terms-Wireless sensornätverk, multi-channel, kanalallokering, distribuerad algoritm NTERFERENCE mellan samtidiga transmissioner kan orsaka allvarlig prestandanedbrytning i trådlösa sensornätverk (WSN). Flerkanalig kommunikation är ett attraktivt tillvägagångssätt för att minska störningar och förbättra den rumsliga återanvändningen. Eftersom kanaler är en knapp resurs i en WSN, påverkar kanal allokering avsevärt prestandan hos flerkanaliga WSNs. Det är särskilt viktigt i tidsdivisionen Multiple Access (TDMA) baserade WSNs där störande sändningar som planeras samtidigt måste tilldelas olika kanaler. Det är därför viktigt att fördela kanalerna för att minska störningarna och öka antalet samtidiga sändningar. Kanaltilldelning har studerats i stor utsträckning för trådlösa ad hoc-nätverk. Dessa protokoll är inte tillämpliga på WSN eftersom tillämpningar, routing, nodresurser och nätverksstruktur i WSN är helt annorlunda än traditionella ad hoc-nätverk. Medan kanalallokering också har studerats för WSNs, de flesta av dem fokuserar på enkla heuristiker [1], [2], [3] utan någon prestandagaranti för kanalhoppning eller bara fokus på centraliserade lösningar [4], [5]. I detta dokument formulerar vi optimal kanalallokering som begränsade optimeringsproblem, och föreslår en uppsättning distribuerade kanalallokering protokoll med teoretiska gränser för WSNs. Vi överväger först problemen med att minimera antalet kanaler som behövs för att ta bort störningar i en WSN för både mottagarbaserad och länkbaserad kanalallokering. En mottagarbaserad kanalallokering är lämplig för både CSMA/CA- och TDMA-protokoll. En länkbaserad kanalallokering möjliggör bättre rumslig återanvändning på grund av flexibiliteten i att tilldela olika kanaler till olika avsändare, men den är mer lämplig för TDMA-protokoll där mottagaren kan byta till kanaler enligt den förväntade avsändaren som schemalagts i varje tidsintervall. Vi presenterar distribuerade protokoll för både mottagarbaserad och länkbaserad kanalallokering. WSN har vanligtvis ett måttligt antal kanaler (t.ex. 16 kanaler specificerade IEEE 802.15.4), och bullriga miljöer kan ytterligare minska antalet tillgängliga kanaler på grund av svartlistning [6]. Därför kanske det inte finns tillräckligt med kanaler för att ta bort all störning. Befintliga verk på kanal allokering med ett otillräckligt antal kanaler brukar överväga mottagare-baserad tilldelning och föreslå centraliserad heuristik [4], [5], [7]. Ett nyligen föreslaget distribuerat protokoll för kanaltilldelning i WSN:er har behandlat mottagarbaserad tilldelning för att minimera den totala störningen för alla mottagare [8]. Däremot formulerar vi ett länkbaserat problem med tilldelning av rättvisa kanaler vars mål är att minimera den maximala störning (MinMax) som en överföringslänk i en WSN upplever. Den viktigaste fördelen med MinMax målet är att det kan minska flaskhalsar i en WSN där en nod eller länk upplever överdriven störning. Vi bevisar att MinMax kanal tilldelning är NP-hård, och föreslå en distribuerad MinMax kanal tilldelning protokoll. Eftersom fördelning av kanaler inte alltid kan lösa alla överföringskonflikter på grund av ett otillräckligt antal kanaler kompletteras den med en algoritm för tilldelning av ankomst- och avgångstider för att skapa ett konfliktfritt schema. Vi föreslår ett distribuerat protokoll för länk schemaläggning baserat på MinMax kanal tilldelning. Våra bidrag är:. Vi presenterar distribuerade protokoll för både mottagarbaserad och länkbaserad störningsfri minsta kanalallokering.. Författarna är med
I REF föreslås ett distribuerat protokoll för kanalfördelning i trådlösa sensornätverk med teoretiska gränser, men syftet med detta protokoll är att minimera maximal störning mellan länkar.
Distributed Channel Allocation Protocols for Wireless Sensor Networks
{'venue': 'IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems', 'journal': 'IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}