在可持续智慧城市应用中，针对能效高效的物联网无线传感器网络（IoT-WSNs），采用考虑节点大小和生命周期特征的不相交支配集生成算法以及基于多臂老虎机的调度策略

《Scientific Reports》：Size- and lifetime-aware disjoint dominating set formation and multi-armed-bandit-based scheduling for energy-efficient IoT-WSNs in sustainable smart city applications

　　

摘要

基于物联网的异构无线传感器网络（HWSNs）具有高度的灵活性和广泛的适用性，这使得它们成为实现可持续智慧城市（SSCs）可持续发展目标的关键技术。然而，由于其异构架构，必须对其进行精心管理以确保网络的可靠性和能效。为了延长网络寿命并避免节点过早耗尽，有效的能源管理机制至关重要。一种有前景的方法是利用“支配集”（DSs）的概念，即将传感器节点划分为互不相交的支配集，并且每次只激活一个支配集。在这项工作中，我们提出了EAAS-S4C-MAB，这是一个针对SSCs中基于物联网的HWSNs的增强框架，它结合了基于天际线的支配集形成、考虑规模和寿命的四种情况调度以及在活跃支配集内进行能源感知的数据收集。在支配集形成阶段，所提出的Energy-Attentive Algorithm with Skyline（EAAS）每次迭代生成多个有效且互不相交的支配集候选者，从寿命和规模两个方面对其进行综合评估，并应用BNL_Skyline程序仅保留非支配集候选者。在调度阶段，所提出的< />算法根据规模和寿命将支配集分为四种情况，并使用多臂老虎机算法在线学习这些情况的相对优先级，用自适应的案例级偏好取代固定的案例权重。这些学习到的优先级与动态重新计算的调整后的寿命、基于案例的激活上限和冷却间隔相结合，以指导支配集的激活。在通信过程中，活跃的支配集节点形成一个链，最靠近汇聚点的节点作为链的领导者负责最终的数据传输。仿真结果表明，与其他基线方法相比，EAAS-S4C-MAB实现了更均衡的支配集利用，减少了脆弱支配集的过早耗尽，并显著延长了网络寿命，同时保持了网络覆盖率和连通性。