无线传感器网络协同任务分配探究

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1、无线传感器网络协同任务分配探究　　摘要：无线传感器网络的任务协同主要是任务的描述、分解、分配、调度和执行。任务分配是任务协同的主要内容，任务分配的方案直接决定着网络能耗，从而影响网络的生命周期。着重分析了无线传感器网络协同技术以及启发式算法解决任务分配的问题，并给出了无线传感器网络任务分配需要进一步研究的内容和方向。关键字：无线传感器网络；任务协同；任务分配；启发式算法中图分类号：TN711?34；TP393文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）23?0044?03Researchofcollaborative

2、taskallocationinwirelesssensornetworksWANGJian，WANGFu?bao，DUANWei?jun，HUANGLiang（SchoolofElectronicsandInformation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China）Abstract：Thetaskcollaborationofwirelesssensornetworks（WSNs）referstotaskdescription，decomposition，

3、allocation，schedulingandexecution.Thetaskallocationisthemaincontentoftask10collaboration.Furthermore，theschemeoftaskallocationdirectlydeterminesthenetworkenergyconsumption，andaffectsthenetworklifetime.Thecollaborationtechnologyofwirelesssensornetworksandheuristicalg

4、orithmtosolvecollaborativetaskallocationproblemareanalyzedemphatically.Finally，thecontentsanddirectionforfurtherresearchinfutureareputforward.Keywords：wirelesssensornetworks；taskcollaboration；taskallocation；heuristicalgorithm0引言微机电系统（MicroelectromechanicalSystems，ME

5、MS）、微处理器以及Ad?hoc网络协议的迅猛发展孕育出了无线传感器网络[1]，无线传感器网络是由大量廉价且资源有限的传感器节点组成。由于每个传感器节点资源有限以及计算和通信能力有限，单个节点无法解决网络规模庞杂的问题，更无法解决网络全局性问题。基于以上原因，WSNs中的传感器节点要相互协同以完成任务。10WSNs协同主要包括协同资源的使用，协同任务的分配和执行以及协同信息与信号的处理[2]。任务协同中的主要部分是任务分配，因为任务分配方案直接决定着网络能耗，从而决定了网络的整体寿命。因此，WSNs协同任务分配具有重要的理论和

6、现实意义。1无线传感器网络任务分配协同技术由于WSNs具有采用射频通信、能量有限、计算和通信能力较弱以及大规模高密度部署等特点，所以传统分布式系统的协同方法并不能直接应用于WSNs，目前WSNs协同技术是来自分布式人工智能领域的多智能体理论。基于多智能体的WSNs协同技术有基于协商的方法、基于动态联盟的方法、分布式约束满足法和组织结构设计方法四种。1.1基于协商的方法基于协商的方法是以多智能体中的协商理论为模型，将协商模型与拍卖方法和合同网相结合而形成，目前用于解决WSNs协同问题的主要是组合拍卖（CombinatorialA

7、uction）和动态仲裁（DynamicArbitration）两种方法[2]。组合拍卖和动态仲裁采取的都是集中式的任务分配方法，即存在一个中心节点，该中心节点要和周围节点进行协商最终完成对任务的分配过程；组合拍卖对任务的组合由周围节点完成，而动态仲裁任务的组合和分配都是由中心节点完成。相对来说，后者更容易在网络中形成能量空洞。文献[3?4]采用基于协商的方法解决任务分配，在CNP（ContractNetProtocol）中引入了推理模型和能量阈值，实现了高效节能的任务分配，减少了网络中的能量空洞，从而延长了网络的寿命。101

8、.2基于动态联盟的方法动态联盟是基于事件触发的，当节点捕获到事件时会形成一个联盟，并且由该联盟负责任务的处理；当联盟完成任务后，联盟也将随之而解散。其过程主要包括动态联盟初始化、联盟形成和联盟确认三个阶段。在当前的无线传感器网络协同任务分配机制中，动态联盟机制占据了重要的地位