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Wireless sensor network scheduling schemes

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Academic year: 2021

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(1)

Wireless Sensor Network

Scheduling Schemes

(2)

Lakehead

UNIVERSITY

(3)

Contents

List of Tables ... i List of Figures ... ii Abstract ... v Acknowledgements ... vi Chapter 1 Introduction ... 1

Chapter 2 Research Background ... 4

Chapter 3 Reviews of Sensor Scheduling Schemes for WSN ... 17

Chapter 4 New Proposal: A Clique Based Sensor Scheduling Scheme with Guaranteed Connectivity ... 48

(4)

Chapter 5 Second Proposal: An Efficient Node Scheduling Scheme Based on Combinatorial Assignment Code ... 81

Chapter 6 Conclusions and Future Work ... 98

(5)
(6)

List of Figures

π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘  = 20π‘š π‘Ÿπ‘ π‘’π‘›π‘ π‘–π‘›π‘” = 14.4π‘š π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘  = 15π‘š π‘Ÿπ‘ π‘’π‘›π‘ π‘–π‘›π‘” = 10π‘š 𝑅 = {π‘Ÿ1 ,π‘Ÿ2,π‘Ÿ3} 𝑆 = {𝑠1, 𝑠1,𝑠1, 𝑠1} 𝑆1 = {𝑠1, 𝑠2} 𝑆2 = {𝑠2, 𝑠3} 𝑆3 = {𝑠1, 𝑠3} 𝑆4 = {𝑠4}
(7)

β„΅ 𝑁𝑔 = 20 β„΅ 𝑁𝑔 = 20 β„΅ 𝑁𝑔 = 20 𝑁𝑔 β„΅ β„΅ 𝑁𝑔 = 20

(8)
(9)

Abstract

(10)
(11)

Chapter 1

(12)
(13)
(14)

Chapter 2

Research Background

2.1

Wireless Sensor Deployment

(15)

𝑆𝑒𝑛𝑖𝑑 πœ‹Γ—π‘Ÿπ‘ 2 𝑆𝑒𝑛𝑖𝑑 π‘Ÿπ‘  𝑑 β‰₯ 𝑆𝑒𝑛𝑖𝑑 πœ‹Γ—π‘Ÿπ‘ 2 𝑛 = 150, 175, 200, 225, . . . , 400 100 Γ— 100 π‘š2 20π‘š 15π‘š 14.4π‘š 10π‘š 𝑛 = 200 π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘  = 20π‘š π‘Ÿπ‘ π‘’π‘›π‘ π‘–π‘›π‘” = 14.4π‘š π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘  = 15π‘š π‘Ÿπ‘ π‘’π‘›π‘ π‘–π‘›π‘” = 10π‘š

(16)
(17)

π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘  = 20π‘š π‘Ÿπ‘ π‘’π‘›π‘ π‘–π‘›π‘”= 14.4π‘š

π‘Ÿπ‘‘π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘  = 15π‘š π‘Ÿπ‘ π‘’π‘›π‘ π‘–π‘›π‘” = 10π‘š

(18)
(19)

𝑃𝐡 𝐼 𝐹 𝐴 𝑆 𝑃𝐡 𝐼 𝐹 𝑝 𝑃𝐡 𝑝 𝑃𝐡 𝑆 𝑃𝐡 𝑃𝐡 𝑆 𝐴 𝐴 𝐴 𝐼 𝐹

(20)

𝑃𝑆 𝑃𝑆 𝑃𝐡 𝑃𝑆 𝑆 𝑃𝑆 𝑂(𝑛 π‘™π‘œπ‘” 𝑛) 𝑂(π‘š) 𝑂(𝑛) 𝑂(𝑛2) 𝑂(π‘™π‘œπ‘” π‘Ÿπ‘Žπ‘›π‘”π‘’) 𝑂(𝑛2 π‘™π‘œπ‘” 𝑛) 𝑂(𝑛 π‘™π‘œπ‘” 𝑛) 𝑃𝐡 𝑃𝑆 𝐼 𝐹 𝐼 𝐹 𝑃𝐡

(21)
(22)
(23)

2.3

Location Awareness of Wireless Sensor

Network

(24)

2.4

Energy Consumption Analysis for Wireless

Sensor Network

(25)

ο‚· ο‚· ο‚· ο‚·

2.5

Power-saving Strategies for Wireless

Sensor network

(26)
(27)

Chapter 3

Reviews of Sensor Scheduling

Schemes for WSN

(28)
(29)

3.2

Energy -Efficient Target Coverage

Scheduling Scheme for WSN

(30)

3.2.1 MSC Problem Definition 𝑛 𝑠1, 𝑠2, … … , 𝑠𝑛 π‘Ÿ1, π‘Ÿ2, … … , π‘Ÿπ‘š 𝑠1, 𝑠2, 𝑠3, 𝑠4 π‘Ÿ1, π‘Ÿ2, π‘Ÿ3 𝑠1 = {π‘Ÿ1, π‘Ÿ2} 𝑠2 = {π‘Ÿ2, π‘Ÿ3} 𝑠3 = {π‘Ÿ1, π‘Ÿ3} 𝑠4 = {π‘Ÿ1, π‘Ÿ2, π‘Ÿ3} 𝑅 = {π‘Ÿ1, π‘Ÿ2, π‘Ÿ3} 𝑆 = {𝑠1, 𝑠2, 𝑠3, 𝑠4} 𝑆1 = {𝑠1, 𝑠2} 𝑆2 = {𝑠3, 𝑠4} 𝑆1 = {𝑠1, 𝑠2}

(31)

𝑆2 = {𝑠2, 𝑠3} 𝑆3 = {𝑠1, 𝑠3} 𝑆4 = {𝑠4} 𝐢 𝑅 𝑆1, … , 𝑆𝑝 𝑑1, … , 𝑑𝑝 0 ≀ 𝑑𝑖 ≀ 11 𝑑1+ … + 𝑑𝑝 𝑠 𝐢 𝑠 𝑆1, … , 𝑆𝑝 𝑆1= {𝑠1, 𝑠2} 𝑆2 = {𝑠2, 𝑠3} 𝑆3 = {𝑠1, 𝑠3} 𝑆4 = {𝑠4} 𝑆1= {𝑠1, 𝑠2} 𝑆2= {𝑠2, 𝑠3} 𝑆3= {𝑠1, 𝑠3} 𝑆4= {𝑠4} C S1, … , Sp Si , i = 1, … , p

(32)

t1+ … + tp

tj , j = 1, … , p Sj

3.2.2 Solutions to Compute the Maximum Set Covers and

Runtime Complexity Analysis

𝑂(𝑝3𝑛3)

𝑂(π‘–π‘š2𝑛) 𝑖

𝑖 𝑑/𝑀

𝑀

𝑑 < 𝑛 𝑂(π‘‘π‘š2𝑛)

3.2.3 Simulation Result for the Heuristics

ο‚· ο‚· ο‚·

(33)

π‘Ÿ = 250π‘š

ο‚· ο‚· ο‚·

(34)
(35)

3.2.4 Limitation of the Target Coverage Scheme

3.3

A Coverage-preserving Node Scheduling

Scheme for Large WSN

(36)

𝑖 𝑆(𝑖) 𝑖 𝑁 𝑖 = 𝑛 ∈ β„΅ 𝑑 𝑖, 𝑗 ≀ π‘Ÿ, 𝑛 β‰  𝑖 } β„΅ 𝑑 𝑖, 𝑗 𝑖 𝑗 𝑖 𝑆 𝑗 𝑗 βˆˆπ‘ 𝑖 βŠ‡ 𝑆(𝑖) 𝑗 βˆˆπ‘ 𝑖 ( 𝑆 𝑗 ∩ 𝑆 𝑖 ) βŠ‡ 𝑆(𝑖) 𝑆 𝑗 ∩ 𝑆 𝑖 𝑖 𝑖 𝑗 𝑖 𝑗 𝑖 𝑆𝑗 →𝑖 𝑆𝑗 →𝑖 𝑗 βˆˆπ‘ 𝑖 βŠ‡ 𝑆(𝑖) 𝑗 βˆˆπ‘ 𝑖 ( 𝑆 𝑗 ∩ 𝑆 𝑖 ) βŠ‡ 𝑆(𝑖) 𝑆𝑗 →𝑖 𝑗 βˆˆπ‘ 𝑖 βŠ‡ 𝑆(𝑖)

(37)

𝑆𝑗 →𝑖 𝑗 βˆˆπ‘ 𝑖 βŠ‡ 𝑆(𝑖) 𝑖 πœƒπ‘— →𝑖 = 2π‘Žπ‘Ÿπ‘π‘π‘œπ‘  𝑑(𝑖,𝑗 )2π‘Ÿ 0 < 𝑑 𝐼, 𝑗 ≀ π‘Ÿ πœƒπ‘— →𝑖 [120, 180)

3.3.2 Sponsored Coverage Calculation for extension model

πœƒπ‘— →𝑖 βˆ…π‘— →𝑖

πœƒπ‘— →𝑖 [120, 180)

πœƒπ‘— →𝑖 βˆ…π‘— →𝑖

(38)
(39)
(40)

π‘Š 1/π‘Š π‘Š π‘‡π‘Š π‘‡π‘Š 3.3.4 Simulation results

(41)

β„΅ 𝑁𝑔 = 20

(42)

β„΅ 𝑁𝑔 = 20

(43)

β„΅ 𝑁𝑔 = 20

3.3.5 Limitations of the Coverage-Preserving Node Scheduling

Scheme

3.4

A joint Scheduling Scheme: Random

Coverage with Guaranteed Connectivity

(44)
(45)

3.4.1 Network Model

(46)

3.4.3 Joint Scheduling: Random Coverage with Guaranteed Connectivity

(47)

𝑖

𝑖

𝑖

(48)
(49)
(50)

200π‘š Γ— 200π‘š

10π‘š π‘šπ‘ 

(51)
(52)

3.4.5 Simulation evaluation

(53)

10π‘š

(54)
(55)
(56)
(57)
(58)

Chapter 4

New Proposal: A Clique Based

Sensor Scheduling Scheme with

Guaranteed Connectivity

π‘˜(π‘˜ ≀ π‘š) {0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1}

(59)

π‘š π‘š π‘š π‘š π‘˜(π‘˜ ≀ π‘š) {0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1} π‘š

(60)

4.1

Network Model and Definitions

4.1.1 Network Model π‘Ÿπ‘  π‘Ÿπ‘ 2π‘Ÿπ‘  00 … 001 n 11 … 111 n 00 … 000 n 00 … 001 n 11 … 111 n 00 … 000 n 4.1.2 Definitions 𝑑 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑} 𝑑 𝐢1 𝐢2 𝐢1 𝐢2 𝐢1 βŠ† 𝐢2 𝐢1 ∈ 𝐢2 𝐢1 𝐢2 𝐢1 𝐢2 𝐢1 𝐢2
(61)

𝑝1 𝑝2 𝑝1

𝑝2 𝑝1 > 𝑝2

4.2

Clique Based Node Scheduling Algorithm

π‘Ÿπ‘ β‰₯ 2π‘Ÿπ‘  𝑝 𝑑 𝑑 𝑝 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 𝑝𝑗 π‘Ÿπ‘  𝑝𝑗 ∈ 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 𝑑 𝑝𝑗, 𝑝 ≀ π‘Ÿπ‘  𝑑 𝑝𝑖, 𝑝𝑗 ≀ 𝑑 𝑝𝑖, 𝑝 + 𝑑 𝑝𝑗, 𝑝 ≀ 2π‘Ÿπ‘  ≀ π‘Ÿπ‘ 𝑝𝑖 𝑝𝑗 { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 } 𝑝𝑖 𝑝𝑗 t β‰₯ π‘š t β‰₯ π‘š 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 𝑃1, 𝑃2, … , 𝑃𝑑 π‘˜ π‘˜ ≀ π‘š { 0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1 } 𝑃1 π‘šπ‘–π‘› { 𝑃1, 𝑃2, … , 𝑃𝑑 } 𝑝1 { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 } π‘Ž (π‘Ž < 𝑑) { 𝑝1, 𝑝2, … , π‘π‘Ž } { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 } { 𝑔1 , 𝑔2 , … , π‘”π‘Ž } 𝑔1, 𝑔2, … , 𝑔𝑏 { 𝑔1 , 𝑔2 , … , π‘”π‘Ž } 𝑏 ≀ π‘Ž 𝑏 = π‘˜ 𝑝𝑗 ∈ { π‘π‘Ž+1, π‘π‘Ž+2, … , 𝑝𝑑 } 𝑝𝑗 𝑗 ∈ { 0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1 } 𝑗 𝑝𝑗 𝑏 < π‘˜

(62)

π‘ˆ = 0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1 \ 𝑔1, 𝑔2, … , 𝑔𝑏 = 𝑒0, 𝑒1, … , π‘’π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑑 βˆ’ π‘Ž β‰₯ π‘˜ βˆ’ 𝑏 𝑝1 𝑑 βˆ’ π‘Ž βˆ’ (π‘˜ βˆ’ 𝑏) 𝑉 = 𝑣0, 𝑒1, … , 𝑒 π‘‘βˆ’π‘Ž βˆ’(π‘˜βˆ’π‘)βˆ’1 { 0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1 } π‘ˆ βˆͺ 𝑉 π‘π‘Ž+1, π‘π‘Ž+2, … , 𝑝𝑑 𝑑 βˆ’ π‘Ž < π‘˜ βˆ’ 𝑏 𝑝1 𝑑 βˆ’ π‘Ž 𝑣0, 𝑒1, … , π‘’π‘‘βˆ’π‘Žβˆ’1 π‘ˆ π‘π‘Ž+1, π‘π‘Ž+2, … , 𝑝𝑑 { 𝑝1, 𝑝2, … , π‘π‘Ž } { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 } 𝑑 βˆ’ π‘Ž π‘π‘Ž+1, π‘π‘Ž+2, … , 𝑝𝑑 𝑏 { 𝑝1, 𝑝2, … , π‘π‘Ž } π‘ˆ { 𝑝1, 𝑝2, … , π‘π‘Ž } 𝑑 βˆ’ π‘Ž β‰₯ π‘˜ βˆ’ 𝑏 𝑑 βˆ’ π‘Ž < π‘˜ βˆ’ 𝑏

(63)

π‘˜ = 4 {0, 1, 2, 3} {001,010,011,011,101,111} π‘Ž = 𝑏 = 0 π‘ˆ = {0, 1, 2, 3} {0, 1, 2, 3} 𝑉 = {3} π‘ˆ βˆͺ 𝑉 π‘˜ 𝑑 β‰₯ π‘˜ 𝑑 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑑 } 𝑗 𝑗 𝐼𝐷𝑁𝑁 βˆͺ {𝑁𝑁𝐿𝑁} {001,011,101,111} {𝐼𝐷𝑁𝑁} βˆͺ {𝑁𝑁𝐿𝑁}

(64)

001,010,011,101,110,111 ∩ 001,010,011,101,111 ∩ 001,011,101,111 ∩ 001,011,101,111 = {001,011,101,111} π‘š 𝐼𝐷𝑁𝑁 βˆͺ {𝑁𝑁𝐿𝑁} 𝑑 β‰₯ π‘š 𝑝1 𝑑 𝑠 π‘š 𝑠 π‘š 𝑑

(65)

𝑑 β‰₯ π‘š 𝑝2, 𝑝3, … , 𝑝𝑠 𝑝1 𝑃1, 𝑃2, … , 𝑃𝑠 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑠 𝑁1, 𝑁2, … , 𝑁𝑠 𝑁1 , 𝑁 , … , 𝑁2 𝑠 𝐼𝐷𝑁𝑁 βˆͺ {𝑁𝑁𝐿𝑁} 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑠 𝑑 = 𝑠; 𝑑 β‰₯ π‘š; 𝑑 βˆ’ βˆ’ 𝑝1 𝑠 βˆ’ 1𝑑 βˆ’ 1 𝑆1, 𝑆2, … , 𝑆 𝑠 βˆ’ 1 𝑑 βˆ’ 1 { 𝑝1, 𝑝2, … , 𝑝𝑠 } 𝐢π‘₯ π‘₯ (𝑑 < π‘₯ ≀ 𝑠) 𝑝1 𝑗 = 1; 𝑗 ≀ 𝑠 βˆ’ 1𝑑 βˆ’ 1 ; 𝑗 + + π‘₯ ∈ 𝐢π‘₯ 𝑆𝑗 βŠ† π‘₯ 𝑆𝑗 = 𝑆𝑗 βˆͺ {𝑝1} 𝑁𝑖 π‘–βˆˆπ‘†π‘— 𝐢 = 𝑑 List 4.2-1 110, 010, 011, 101, 111 𝑠 = 6 π‘š = 3 {001,011,111,101} {110, 010, 011, 101, 111

(66)

𝐼𝐷𝑁𝑁 βˆͺ {𝑁𝑁𝐿𝑁} 𝑛 π‘˜ π‘˜ ≀ π‘š { 0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1 } 𝑝𝑖 (π‘š ≀ 𝑑 ≀ 𝑠) 𝑠 𝑝𝑖 𝑑 𝐢𝑑 𝑑 = 𝑠; 𝑑 β‰₯ π‘š; 𝑑 βˆ’ βˆ’ 𝑑 ∈ 𝐢𝑑 𝑝𝑖 𝑑 𝑝𝑖 𝐢𝑑 { 0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1 } 𝑝1 𝑝1 𝑝1 𝑝1 𝑝1 π‘˜ (π‘˜ ≀ π‘š) 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝐻𝑖 𝐻𝑗 𝐻𝑖 = 𝐻𝑗 + 1 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑖

(67)

𝑝𝑗 𝐻𝑖 = 𝐻𝑗 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝐿𝑖 𝑔 ∈ 𝐿𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑗 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑔 𝑝π‘₯ 𝑝π‘₯

(68)

𝐻𝑖 𝐻𝑖 𝐻𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑖 π‘π‘œ1 𝑝𝑖 π‘π‘œ1 𝑝π‘₯ 𝑝π‘₯ π‘π‘œ2 π‘π‘œ1 π‘π‘œπ‘› 𝐻𝑖 𝐻𝑖 = 𝑑 + 1 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝑑 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑑 𝑝𝑖 𝑝𝑖 π‘π‘œ1 𝑝𝑖 π‘π‘œ1

(69)

π‘š π‘˜ 0,1, … , π‘˜ βˆ’ 1 π‘˜ ≀ π‘š 𝑝𝑖 𝐼𝑇𝑖 π‘˜ 𝐼𝑇𝑖 π‘˜ π‘˜ 𝑝𝑖 TSHS𝑗 π‘˜ 𝑝𝑗 TSHS𝑗 TSHS𝑖 𝐼𝑇𝑖 TSHS𝑖 𝑝𝑗 𝐼𝑇𝑖 TSHS𝑖 TSHS𝑖 TSHS𝑗 𝑝𝑗 𝑝𝑖 𝑝𝑖 𝐼𝑇𝑖 𝑑 𝑑 ≑ 𝑔 π‘˜ 𝑔

(70)

4.3

Performance Analysis

4.3.1 Coverage Performance 𝑑 (π‘˜ ≀ 𝑑) 𝑗 ( 𝑗 < π‘˜) 1 π‘˜π‘‘ βˆ’1 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 π‘˜ 𝑗 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑 π‘˜π‘‘ π‘˜ 𝑑 𝑗 βˆ’1 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑 π‘˜ 𝑗 𝑗 π‘˜ 𝑃 𝑑, π‘˜, 𝑗 = 1 π‘˜π‘‘ βˆ’1 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 π‘˜ 𝑗 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑 (1) 𝑃 𝑑, π‘˜, 𝑗 min ⁑{π‘˜,𝑑} 𝑗 =1 = 1 𝑆 𝑛, 𝑗 = 1 𝑗! βˆ’1 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑛 ,
(71)

𝑃 𝑑, π‘˜, 𝑗 = π‘˜π‘— !𝑑 π‘˜π‘— 𝑆(𝑑, 𝑗) 𝑆(𝑛 + 1, 𝑗) = 𝑆(𝑛, 𝑗 βˆ’ 1) + 𝑗𝑆(𝑛, 𝑗) (2) π‘š π‘˜ (π‘˜ ≀ π‘š) 𝑝 𝑑(𝑑 β‰₯ π‘š) 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 = 1 𝑖𝑓 𝑑2 β‰₯ π‘˜; 1 π‘˜π‘‘1 (βˆ’1) 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 min {π‘˜,𝑑1} 𝑗 =(π‘˜βˆ’π‘‘2) π‘˜ 𝑗 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑1 𝑖𝑓 𝑑2 < π‘˜; 𝑑1+ 𝑑2 = 𝑑 𝑑1 𝑑 𝑝 𝑑 𝑑 𝑑 𝑑 𝑑1 𝑑2 β‰₯ π‘˜ π‘˜ 𝑑2 {0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1} π‘˜ π‘˜ 𝑑 𝑑2 < π‘˜ 𝑑1 𝑗 1 π‘˜π‘‘ βˆ’1 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 π‘˜ 𝑗 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑 𝑃 𝑑1, π‘˜, 𝑗 = 1 π‘˜π‘‘1 βˆ’1 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 π‘˜ 𝑗 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑1 𝑃 𝑑1, π‘˜, 𝑗 min {π‘˜,𝑑1} 𝑗 =(π‘˜βˆ’π‘‘2) 𝑑2

(72)

{0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1} 𝑑 βˆ’ π‘π‘™π‘–π‘žπ‘’π‘’ (𝑑 β‰₯ π‘˜) 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 π‘˜ π‘˜ (π‘˜ ≀ π‘š) {0, 1, … , π‘˜ βˆ’ 1} 𝑃𝑅𝐢𝐢𝑀𝑆 βˆ’ 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 𝑃(𝑑,π‘˜,𝑗)π‘˜βˆ’1 𝑗 =1 𝑖𝑓 𝑑2 β‰₯ π‘˜; 1 π‘˜π‘‘βˆ’π‘–( π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1 π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1 ! π‘˜ π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1 𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1, π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1)) 𝑑2βˆ’1 𝑖=0 𝑖𝑓 𝑑2 < π‘˜; 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 = 1 𝑖𝑓 𝑑2 β‰₯ π‘˜; 1 π‘˜π‘‘1 (βˆ’1) 𝑖 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 min {π‘˜,𝑑1} 𝑗 =(π‘˜βˆ’π‘‘2) π‘˜ 𝑗 𝑗 𝑖 𝑗 βˆ’ 𝑖 𝑑1 𝑖𝑓 𝑑2 < π‘˜; 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 = 1 π‘˜π‘‘ βˆ’1 𝑖 π‘˜βˆ’1 𝑖=0 π‘˜ 𝑖 π‘˜ βˆ’ 𝑖 𝑑 𝑑2 β‰₯ π‘˜ 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 < 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 = 1 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 < 1 𝑑2 < π‘˜ 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 = 1 βˆ’ 𝑃(𝑑, π‘˜, 𝑗) π‘˜βˆ’1 𝑗 =1

(73)

𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 = 1 βˆ’ 𝑃(𝑑 βˆ’ 𝑑2, π‘˜, 𝑗) π‘˜βˆ’π‘‘2βˆ’1 𝑗 =1 𝑓 π‘₯ = 𝑃(𝑑 βˆ’ π‘₯, π‘˜, 𝑗) π‘˜βˆ’π‘₯βˆ’1 𝑗 =1 = 𝑗! π‘˜π‘‘βˆ’π‘₯ π‘˜βˆ’π‘₯βˆ’1 𝑗 =1 π‘˜ 𝑗 𝑆(𝑑 βˆ’ π‘₯, 𝑗) 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 = 1 βˆ’ 𝑓(0) 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 = 1 βˆ’ 𝑓(𝑑2) 𝑓(0) βˆ’ 𝑓(𝑑2) 𝑏 π‘˜π‘‘βˆ’π‘π‘“ 𝑏 = 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =1 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏, 𝑗 = π‘˜ + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏, 𝑗 = π‘˜ + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =2 (𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 βˆ’ 1 + 𝑗𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1)) = π‘˜ + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 βˆ’ 1 + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =2 𝑗𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗) = π‘˜ + (𝑗 + 1)! π‘˜ 𝑗 + 1 π‘˜βˆ’π‘βˆ’2 𝑗 =2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =2 𝑗𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗) = (𝑗 + 1)! π‘˜ 𝑗 + 1 π‘˜βˆ’π‘βˆ’2 𝑗 =2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =1 𝑗𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗) = 𝑗! (π‘˜ βˆ’ 𝑗) π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’2 𝑗 =2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =1 𝑗𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗) = 𝑗! π‘˜ π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’2 𝑗 =2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 + 𝑗! π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗 =π‘˜βˆ’π‘βˆ’1 𝑗𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗) = 𝑗! π‘˜ π‘˜ 𝑗 π‘˜βˆ’π‘βˆ’2 𝑗=2 𝑆 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, 𝑗 + 𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 ! π‘˜ π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1)

(74)

= π‘˜π‘‘βˆ’π‘π‘“ 𝑏 + 1 + π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 (π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1!) π‘˜ π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1) 𝑓 𝑏 βˆ’ 𝑓 𝑏 + 1 = 1 π‘˜π‘‘βˆ’π‘( π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 !) π‘˜ π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1 𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1, π‘˜ βˆ’ 𝑏 βˆ’ 1) 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 βˆ’ 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 = 𝑓 0 βˆ’ 𝑓(𝑑2) = (𝑓 𝑖 βˆ’ 𝑓(𝑖 + 1)) 𝑑2βˆ’1 𝑖=0 = 1 π‘˜π‘‘βˆ’π‘– 𝑑2βˆ’1 𝑖=0 ( π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1 (π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1!) π‘˜ π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1 𝑆(𝑑 βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1, π‘˜ βˆ’ 𝑖 βˆ’ 1)) 𝑝 𝑑 π‘˜ 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 βˆ’ 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢 𝑑2 𝑃𝐢𝐢𝑀𝑆 𝑃𝑅𝑆𝐺𝐢

(75)
(76)
(77)
(78)
(79)

4.3.2 Detection Performance 𝑙 𝑅𝑐𝑑 𝑙 = 1 𝑙 𝑃 𝑑 𝑑𝑑 𝑙 0 𝑃(𝑑) 𝑙 𝑙 𝑑 𝑠𝑑 𝑅𝑐𝑑 𝑙 𝑅𝑐𝑑 = 1 𝑙 𝑙 0 Γ— 1 βˆ’ 1 βˆ’ 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃(𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗) 𝑠𝑑 𝑑𝑑 , 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 = π‘˜1𝑠𝑑 (βˆ’1)𝑖 π‘˜ 𝑗 𝑗𝑖 (𝑗 βˆ’ 𝑖)𝑠𝑑 𝑗 βˆ’1 𝑖=0 𝑠𝑑 𝑠𝑑 𝑠𝑑 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 , 1 βˆ’ 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 , 𝑠𝑑 𝑔 1 βˆ’ 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 ,

(80)

𝑠𝑑 1 βˆ’ 1 βˆ’ 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 . 𝑔 𝑠𝑑 𝑔 1 βˆ’ 1 βˆ’ min π‘˜,𝑠𝑑 1𝑗 𝑗 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 𝑔 βˆ’ 𝑑𝑕 1 βˆ’ 1 βˆ’ 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 . 𝑃𝑐𝑑 𝑙 𝑅𝑐𝑑 = 1 𝑙 𝑙 0 Γ— 1 βˆ’ 1 βˆ’ 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃(𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗) 𝑠𝑑 𝑑𝑑 𝑙 𝑑 𝑠𝑑 𝑅𝑐𝑑𝐢𝐢𝑀𝑆 𝑙 𝑅𝑐𝑑𝑅𝑆𝐺𝐢 𝑅𝑐𝑑𝐢𝐢𝑀𝑆 β‰₯ 𝑅 𝑐𝑑𝑅𝑆𝐺𝐢 𝑅𝑐𝑑𝑅𝑆𝐺𝐢 𝑅𝑐𝑑𝑅𝑆𝐺𝐢 = 1 𝑙 𝑙 0 Γ— 1 βˆ’ 1 βˆ’1 π‘˜ 𝑠𝑑 𝑑𝑑 . 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 β‰₯ 1 π‘˜ . 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 β‰₯ 1 min π‘˜, 𝑠𝑑 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1

(81)

β‰₯ 1 π‘˜ Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 = 1 π‘˜ 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 = 1 𝑙 𝑠𝑑 𝑙 𝑃𝑐𝑠= 1 𝑖𝑓 𝑙 β‰₯ π‘˜ Γ— 𝑇; 1 βˆ’ 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 βˆ’ 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 + 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 βˆ’ 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 + 1 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 π‘‚π‘‘π‘•π‘’π‘Ÿπ‘€π‘–π‘ π‘’. 𝑠𝑑 𝑠𝑑 𝑙 β‰₯ π‘˜ Γ— 𝑇 𝑃𝑐𝑠 = 1 𝑙 < π‘˜ Γ— 𝑇 𝑙 𝑇 𝑙 𝑇 + 1 𝑙 𝑇 1 βˆ’ (𝑇𝑙 βˆ’ 𝑇𝑙 ) 𝑇𝑙 + 1 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 π‘Ž 𝑠𝑑 π‘Ž 𝑔 min π‘˜,𝑠𝑑 1𝑗 𝑗 =1 Γ— 𝑃(𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗) 𝑙 𝑇 𝑙 𝑇 + 1

(82)

𝑙 𝑇 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑙 𝑇 + 1 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑙 𝑇 𝑙 𝑇 + 1 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 + 1 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 𝑙 𝑇 𝑙 𝑇 + 1 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 + 1 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 𝑠𝑑 𝑙 𝑇 𝑙 𝑇 + 1 1 βˆ’ 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑 1 βˆ’ 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 + 1 Γ— 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 𝑠𝑑

(83)

𝑙 𝑇 1 βˆ’ ( 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 ) 𝑙 𝑇 + 1 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 𝑠𝑑 𝑃𝑐𝑠 π‘ƒπ‘Ÿπ‘  𝑙 𝑃𝑐𝑠 β‰₯ π‘ƒπ‘Ÿπ‘  π‘ƒπ‘Ÿπ‘  = 1 βˆ’ ( 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 ) Γ— 1 βˆ’ 1 βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 π‘˜ 𝑠𝑑 + 𝑙 π‘‡βˆ’ 𝑙 𝑇 Γ— 1 βˆ’ [1 βˆ’ 𝑙 𝑇 + 1 Γ— 1 π‘˜]𝑠𝑑 1 𝑗 min π‘˜,𝑠𝑑 𝑗 =1 Γ— 𝑃 𝑠𝑑, π‘˜, 𝑗 β‰₯π‘˜1 𝑃𝑐𝑠 β‰₯ π‘ƒπ‘Ÿπ‘ 

(84)

π‘π‘šπ‘Žπ‘₯

π»π‘šπ‘Žπ‘₯ 𝑁

𝑛

log 𝑁 π‘π‘šπ‘Žπ‘₯ βˆ™ log 𝑁 + π‘π‘šπ‘Žπ‘₯2βˆ™ log 𝑁 + log π»π‘šπ‘Žπ‘₯ + log π‘˜

[π‘˜ βˆ™ log π‘˜] π‘˜ ≀ π‘š π‘š ≀ π‘π‘šπ‘Žπ‘₯ < 𝑁 𝑂(π‘π‘šπ‘Žπ‘₯2βˆ™ log 𝑁) π‘π‘šπ‘Žπ‘₯ 𝑁

4.4

Simulation Results

250π‘š Γ— 250π‘š π‘Ÿπ‘  π‘Ÿπ‘ 2π‘Ÿπ‘ 
(85)

4.4.1 Group Coverage Maintenance Performance 𝑁 π‘˜ 𝑔 (1 ≀ 𝑔 ≀ π‘˜) 𝑅𝐺𝐢𝑀 𝑔 𝑅𝐺𝐢𝑀 𝑔 = π΄π‘Ÿπ‘’π‘Ž(𝑔) π΄π‘Ÿπ‘’π‘Ž[𝑁 π‘˜ ] π΄π‘Ÿπ‘’π‘Ž(𝑔) 𝑔 π΄π‘Ÿπ‘’π‘Ž 𝑁 π‘˜ 𝑁/π‘˜ 𝑅𝐴𝐺𝐢𝑀 𝑅𝐴𝐺𝐢𝑀 = 𝑅𝐺𝐢𝑀𝑖 π‘˜ 𝑖=1 π‘˜ 250π‘š Γ— 250π‘š

(86)

π‘˜ = 2

(87)
(88)
(89)
(90)
(91)

Chapter 5

Second Proposal: An Efficient

Node Scheduling Scheme Based

on Combinatorial Assignment

Code

(92)

5.1

Combinatorial Assignment Code

β‰₯ 𝔅 𝔅 π‘₯𝑖1 π‘₯𝑖2 π‘₯π‘–π‘˜ βŠ‚ ∈ 𝐡𝑖 π‘₯𝑖1 π‘₯𝑖2 π‘₯π‘–π‘˜ |𝐡𝑖| 𝐡𝑖 π‘˜ |𝐡𝑖| 𝑖=1 ⟺ βˆ€ ≀ ≀ 𝔅 𝔅 𝔅 π‘˜ Γ— π‘š π‘Žπ‘–π‘— = 1: if π‘₯0: if π‘₯𝑗 ∈ 𝐡𝑗 𝑗 βˆ‰ 𝐡𝑗 π‘˜ Γ— π‘š 𝐴 = (π‘Žπ‘–π‘—) π‘₯1 π‘₯2 … π‘₯π‘š 𝐡1 𝐡…2 π΅π‘˜ π‘Ž11 π‘Ž12 … π‘Ž1π‘š π‘Ž21 π‘Ž22 … π‘Ž2π‘š … π‘Žπ‘˜1 π‘Žβ€¦π‘˜2 …… … π‘Žπ‘˜π‘š
(93)

π‘˜ Γ— π‘š (π‘š, 𝑁, π‘˜) π‘š βˆ’ π‘˜ π‘˜ Γ— π‘š (π‘š, π‘π‘šπ‘–π‘›, π‘˜) ⟺ π‘˜ Γ— π‘˜ π‘š βˆ’ π‘˜ + 1 π‘š βˆ’ π‘˜ + 1 π‘˜(π‘š βˆ’ π‘˜ + 1) = π‘˜π‘š βˆ’ π‘˜(π‘˜ βˆ’ 1) π‘˜π‘š βˆ’ π‘˜(π‘˜ βˆ’ 1) π‘π‘šπ‘–π‘› = π‘˜π‘š βˆ’ π‘˜(π‘˜ βˆ’ 1) π‘š βˆ’ π‘˜ + 1 π‘˜ Γ— π‘˜ π‘˜ Γ— π‘˜ (π‘š, π‘π‘šπ‘–π‘›, π‘˜) βˆ’ (π‘š, π‘˜) π‘˜ Γ— π‘˜ π‘š βˆ’ π‘˜ + 1 π‘˜(π‘š βˆ’ π‘˜ + 1) = π‘˜π‘š βˆ’ π‘˜(π‘˜ βˆ’ 1) π‘π‘šπ‘–π‘› = km βˆ’ k(k βˆ’ 1). π‘˜ Γ— π‘˜

(94)

(π‘š, π‘π‘šπ‘–π‘›, π‘˜) π‘š = 7 π‘˜ = 4 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 π‘˜ Γ— π‘š 𝐴 = (π‘Žπ‘–π‘—) (π‘š, π‘π‘šπ‘–π‘›, π‘˜) ⟺ π‘˜ Γ— π‘˜

5.2

CAC-based Scheduling Scheme

5.2.1 Network Model and Introduction to the Scheme

π‘Ÿπ‘  π‘Ÿπ‘ 2π‘Ÿπ‘  00 … 001 𝑛 11 … 111 𝑛 00 … 000 𝑛 00 … 001 𝑛 11 … 111 𝑛 00 … 000 𝑛

(95)

5.2.2 Distributed Cluster Approach

5.2.3 CAC-based Node Scheduling Scheme for node in cluster

(96)

∈

≀

≀ ≀ ≀ ≀

(97)

(π‘š, 𝑁, π‘˜) (π‘š, 𝑁, π‘˜) ≀ π‘˜ Γ— π‘˜ 𝑝1 𝑝2 … π‘π‘šβˆ’π‘˜ π‘π‘šβˆ’π‘˜+1 π‘π‘šβˆ’π‘˜+2 … π‘π‘š βˆ’1 π‘π‘š 𝐴 = π‘Žπ‘–π‘— = π‘”π‘Ÿπ‘œπ‘’π‘(0) π‘”π‘Ÿπ‘œπ‘’π‘(1) … π‘”π‘Ÿπ‘œπ‘’π‘(π‘˜ βˆ’ 1) 1 1 … 1 1 0 … 0 0 1 1 … 1 0 1 … 0 0 … 1 …1 …… …1 0 … … 0 … … … … 0 1 (1) β‰₯ 𝑝1 𝑝2 … π‘π‘Žβˆ’π‘ π‘π‘Žβˆ’π‘+1 π‘π‘Žβˆ’π‘+2 … π‘π‘š βˆ’1 π‘π‘š 𝐴 = π‘Žπ‘–π‘— = π‘”π‘Ÿπ‘œπ‘’π‘(0) π‘”π‘Ÿπ‘œπ‘’π‘(1) … π‘”π‘Ÿπ‘œπ‘’π‘(π‘˜ βˆ’ 1) 1 1 … 1 1 0 … 0 0 1 1 … 1 0 1 … 0 0 … 1 … 1 … 1 … 1 … … … … … 1 … 1 … 0… 0 … 0 … 0 … ……… … … …0 0 1 … 0 (2)

(98)

βˆͺ

(99)
(100)

5.2.4 ID selection scheme for nodes in the whole sensor network

(101)

5.2.5

(102)
(103)

5.2.6 CAC based node scheduling scheme

≑

5.3

Performance analysis

π‘šπ‘˜ π‘˜! π‘˜π‘š

(104)

1 if π‘š1 β‰₯ π‘˜; (π‘˜βˆ’π‘š1) π‘šβˆ’π‘š1 π‘˜βˆ’π‘š1 (π‘˜βˆ’π‘š1)! π‘˜(π‘˜βˆ’π‘š1)π‘š βˆ’π‘š 1 : otherwise. β‰₯ π‘˜βˆ’π‘š 1 π‘˜ π‘šβˆ’π‘š1 π‘˜βˆ’π‘š1 (π‘˜βˆ’π‘š1)! (π‘˜βˆ’π‘š1)π‘š βˆ’π‘š 1 1: if π‘š1 β‰₯ π‘˜; (π‘˜βˆ’π‘š1) π‘š βˆ’π‘šπ‘˜βˆ’π‘š11 (π‘˜βˆ’π‘š1)! π‘˜(π‘˜βˆ’π‘š1)π‘š βˆ’π‘š 1 : otherwise π‘šπ‘˜ π‘˜! π‘˜π‘š β‰₯ 𝑓 π‘₯ = (π‘˜βˆ’π‘₯) π‘š βˆ’π‘₯π‘˜(π‘˜βˆ’π‘₯)π‘˜βˆ’π‘₯ (π‘˜βˆ’π‘₯)!π‘š βˆ’π‘₯

(105)

𝑓 π‘₯ = π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘š βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯ ! π‘˜ π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘šβˆ’π‘₯ = 1 π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ— (π‘š βˆ’ π‘₯)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯)π‘šβˆ’π‘₯ = 1 π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ— { π‘š βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ— π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ— … βˆ— 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯} = 1 π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— { π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ— π‘š βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯} βˆ— { π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ— … βˆ— 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯} = 1 π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— π‘š βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ— (π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 = 1 π‘˜ π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— (π‘š βˆ’ π‘₯)(π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 . 1 π‘š βˆ’π‘˜ !βˆ— π‘˜βˆ’π‘₯βˆ’1 π‘˜ βˆ— (π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1)! (π‘˜βˆ’π‘₯βˆ’1)π‘š βˆ’π‘₯βˆ’1 1 π‘˜ π‘š βˆ’π‘˜ !βˆ— (π‘˜βˆ’π‘₯βˆ’1)(π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1)! (π‘˜βˆ’π‘₯βˆ’1)π‘š βˆ’π‘₯βˆ’1 Ξ± Ξ² (1 +1Ξ²)Ξ± > 1 +Ξ± Ξ² > 1 Ξ²+ Ξ± Ξ² 𝛼 = π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 𝛽 = π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 (1 + 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1> 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1+ π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 = π‘š βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1⟹ ( π‘˜ βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 > π‘š βˆ’ π‘₯ π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1⟹ π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1 (π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 > π‘š βˆ’ π‘₯ (π‘˜ βˆ’ π‘₯)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1⟹ (π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)(π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 > (π‘š βˆ’ π‘₯)(π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 ⟹ 1 π‘˜ π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— (π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)(π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 > 1 π‘˜ π‘š βˆ’ π‘˜ !βˆ— (π‘š βˆ’ π‘₯)(π‘š βˆ’ π‘₯ βˆ’ 1)! (π‘˜ βˆ’ π‘₯)π‘šβˆ’π‘₯βˆ’1 .

(106)

𝑓(π‘₯ + 1) > 𝑓(π‘₯) 𝑓(π‘₯) π‘šπ‘˜ π‘˜! π‘˜π‘š 53 3!35 π‘šπ‘˜ π‘˜! π‘˜π‘š 43 3!34 (π‘˜βˆ’π‘š1) π‘šβˆ’π‘šπ‘˜βˆ’π‘š11 (π‘˜βˆ’π‘š1)! π‘˜(π‘˜βˆ’π‘š1)π‘š βˆ’π‘š 1 1βˆ— 21 (1)! 3βˆ—(1)2

(107)
(108)

Chapter 6

Conclusions and Future Work

(109)
(110)
(111)
(112)
(113)
(114)
(115)

References

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