WaWoR：EH-WSNs中快照生成过程中的无效工作减少

《IEEE Transactions on Sustainable Computing》：WaWoR: Wasted Work Reduction During Snapshotting in EH-WSNs

能量收集无线传感器网络（EH-WSNs）在恶劣环境监测中应用广泛，但节点动态能量和通信拥塞导致无效消息过多。本文提出WaWoR系统，基于节点位置、能量和感知拥塞动态调整消息传输，相比基线提升捕获率90-175%，减少总能耗1.6-9.9倍。

　　

摘要：

能量收集无线传感器网络（EH-WSNs）在环境监测中非常有用，尤其是在危险和难以到达的环境中。这些传感器节点通过多跳通信将数据传输到远程接收端，从而支持明智的决策制定。准确的决策需要来自所有节点的同时感知到的环境参数的全面信息。为了实现高效的快照收集方案，所有节点应发送相同数量的消息，且每条消息都对快照有所贡献；某些节点发送过多消息不仅无效，还会增加网络流量，导致节点资源的浪费。由于节点处的环境能量供应不稳定、网络拥塞以及关于系统整体状态的信息有限，以及节点与接收端之间的距离不同，减少这类无效消息的发送具有挑战性。为此，我们提出了WaWoR这一新型分布式系统，该系统允许节点根据其物理位置、能量可用性和感知到的网络拥塞情况动态决定何时进行数据采集和消息发送。与两个理论基准系统和两个最先进的系统相比，WaWoR的性能更优：它捕获了[90?175]%的快照数据，比理论基准系统多捕获了[1.02?4.26]×的快照数据。此外，它还减少了无效消息的数量，从而进一步降低了总能耗，降幅达到[1.6?9.9]×。

引言

由于能量收集设备（EHDs）具有几乎无限的寿命和极低的功耗，它们正在取代传统的电池供电的物联网（IoT）设备[1]。能量收集无线传感器网络（EH-WSNs）主要用于需要访问难以到达的远程位置的应用场景，例如监测海底结构[2]、森林火灾、北极石油管道、军事和核设施[3]、[4]。这些网络中的节点通常采用网格状拓扑结构进行布置[5]、[6]、[7]，这种结构能够建立冗余路径，防止在环境能量供应不足时发生网络分区。