基于差分进化的无线人体域网身体节点协调器最优放置方法

《Scientific Reports》：BNCP: body node coordinator placement for internet of medical things

　　

摘要

生物传感器节点是用于测量生理数据的特殊节点，广泛应用于医疗及相关领域。无线人体域网（WBAN）是由按特定网络拓扑排列的生物传感器节点组成的系统，用于测量生理数据并将数据传输至中心枢纽节点——身体节点协调器（BNC）。在BNC与生物传感器之间传输数据会消耗大量能量。然而，由于传感器体积小，其能量储备较低。因此，确定BNC的位置以降低能耗变得十分必要。目前已有多种方法可将BNC布置在最优位置，这些方法将BNC固定在一个初始点，然后通过某种机制迭代调整该位置，从而为BNC找到一个最优位置，并将表现最好的位置选为BNC的最优位置。然而，所有这些方法都存在一些共同的缺陷，包括能耗较高。此外，BNC放置过程中其他节点的参与会导致节点能量损失，而能量是一种相对稀缺的资源。为避免这一问题并最大限度降低网络能耗，研究人员采用了多种优化技术来确定身体节点协调器的放置位置。本文提出的算法利用差分进化（DE）方法，在最短时间、以及放置过程中其他节点能耗最低的情况下，确定BNC（身体节点协调器）的最优位置。与现有方法相比，基于差分进化的BNC放置框架在延长网络寿命方面取得了约35%的改进。