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系統識別號 U0002-2808201315020100
中文論文名稱 在無線感測網路中合作式電量分享之k-邊界覆蓋技術
英文論文名稱 k-Barrier Coverage Approaches with Cooperative Energy Sharing in Wireless Sensors Networks
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 汪書帆
研究生英文姓名 Shu-Fan Wang
學號 600410186
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2013-06-01
論文頁數 51頁
口試委員 指導教授-石貴平
委員-游國忠
委員-石貴平
委員-張志勇
中文關鍵字 k-邊界覆蓋  無線感測網路 
英文關鍵字 k-Barrier Coverage  Wireless sensor network 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 近邊界覆蓋(Barrier Coverage)在無線感測網路是一類重要且已受到廣泛討論的議題。在以往的研究中,佈撒在監控區域的感測器(Sensor),其電量假設皆為均等,然而在現實場景中,Sensor因周遭環境、自身能力或是其他外力因素,使得感測負載量不一,造成監控區域中的Sensor,其耗電量不盡相同,進而大幅降低網路生命週期(Network Lifetime),因此,傳統解決Barrier Coverage問題的方法將不再適用。本篇論文將提出一非集中式的Barrier Coverage演算法,建構出組成Sensor數量盡可能少的集合且組數盡可能多的防禦曲線(Defense Barrier),除此之外,找出的Defense Barrier除了能夠支援k-Barrier Coverage外,還能夠有效延長Network Lifetime。在提出的Barrier Coverage演算法中,我們考慮利用Duty-cycle機制,調控Sensor間的工作時間,達到平衡電量的目的,進而提升Network Lifetime,再透過提出的演算法Basic Algorithm、Backtracking Algorithm及Branch Algorithm建構出組數盡可能多的Defense Barrier。實驗模擬顯示,我們所提出的Barrier Coverage演算法能夠有效提升Network Lifetime。
英文摘要 k-Barrier Coverage has attracted much attention in the past few years. However, most of previous works does not consider the Wireless Sensor Network (WSN) where power of sensors is unequal. In general, this kind of WSN causes the lifetime of constructed defense curves is terminated early because that the network lifetime is bound by a sensor whose power is lowest in WSN. Therefore, this thesis addressed this kind of Barrier Coverage problem mentioned above and proposed a barrier-Coverage mechanism aiming at constructing maximal number of distinct defense curves each of which is consisted of minimal number of sensors but guarantees k-Barrier Coverage. Moreover, the total lifetime of defense curves is maximum. Experimental study reveals that our proposed k-Barrier Coverage mechanism outperforms existing related schemes in terms of the total lifetime of defense curves.
論文目次 目錄
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
第一章、 簡介 1
第二章、 網路環境與問題描述 4
2-1 網路環境 4
2-2 問題描述 4
第三章、 演算法 8
3-1 網路場景初始化 8
3-2 Cooperative Energy Sharing Mechanism 12
3-2-1 單一網格的生命期 12
3-2-2 多組網格的生命期 18
3-3 建構防禦曲線 22
3-3-1 Base Algorithm (BA) 23
第四章、 改良演算法 32
4-1 Backtracking Algorithm (BTA) 32
4-2 Branch Algorithm (BRA) 34
第五章、 實驗分析及模擬 40
第六章、 結論 43
參考文獻 44
附錄-英文論文 46

圖目錄
圖 1︰入侵曲線 4
圖 2︰非互斥的兩條防禦曲線DBα1與DBβ1,共同合作所產生的問題。 6
圖 3︰感測器將同時參與多組網格的醒睡排程 9
圖 4︰網路場景的拓樸及保證覆蓋的網格 10
圖 5︰監控場景中每一網格的覆蓋能力 11
圖 6︰網格內感測器之醒睡排程 16
圖 7︰多網格內感測器之醒睡排程 20
圖 8︰由不同的感測器工作集合分隔出不同的Segment 23
圖 9:防禦曲線得建置方向與所需的感測器數量關係 29
圖 10:網格的方向優先權 29
圖 11︰以欲建構一DB3為例,當BA演算法,遇到鄰近的網格無法滿足3-Coverage覆蓋品質時,DB3則無法建立。 32
圖 12︰3-邊界覆蓋的三種不同防衛曲線組合 35
圖 13︰以欲建構一DB3為例,利用將防禦曲線分支,使Coverage數不足的網格也有被挑選的機會。 36
圖 14︰利用G3,1與G3,網格的生命時間延長感測時間時所遇到的問題 37
圖 15︰探討在不同camera sensor數量及作法排序下所滿足2-Barrier Coverage的組數之影響 41
圖 16︰探討使用Rotation Approach搭配不同排序演算法下所滿足3-Barrier Coverage的組數之影響 42

表目錄
表 1︰實驗參數表 40
參考文獻 [1] M. Cardi and J. Wu, “Energy-Efficient Coverage problems in Wireless Ad Hoc Sensor Networks ,”Computer Communication, vol. 29, no. 4, pp. 413-420,Feb. 2006.
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[10] Chih-Yung Chang, Li-Ling Hung, Yu-Chieh Chen, and Ming-Hsien Li “On-Supporting Energy Balanced K-Barrier Coverage In Wireless Sensor Networks,”ACM/IEEE, 2009.
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