一种高效的调度方法，用于实现太阳能物联网中的目标覆盖

《IEEE Transactions on Sustainable Computing》：An Efficient Scheduling Approach for Target Coverage in Solar Powered Internet of Things

物联网中高能耗节点通过太阳能能量收集与调度算法延长网络寿命，提升覆盖效率并促进绿色通信。

　　

摘要：

近年来，物联网（IoT）在各种应用中得到了越来越多的应用。在物联网中，许多任务都是为了负载操作而执行的，例如创建集群、保持收敛性/连通性问题等。然而，由于密集网络中的流量增加，能耗率也相应提高。通常，传统物联网节点的电池容量有限，因为其循环寿命较短。为了解决能源短缺问题，研究人员采用了太阳能供电（SP）能量收集技术。这种方法能够以较低的成本为物联网节点提供充足的能量。其中一个问题是目标覆盖区域的问题，即每个目标区域至少需要有一个节点进行持续监控。为了解决这些问题，我们设计了一种名为“高效调度目标覆盖”（ESTC）的算法。该算法包含多个覆盖集，这些覆盖集以交错的方式工作。如果只需要某些节点集处于活动状态以满足覆盖要求，就没有必要同时激活所有集合。ESTC通过调度技术提供了稳定的覆盖能力和持久的网络寿命。此外，这项工作还有助于推动绿色物联网网络的发展。

引言

物联网（IoT）由部署在广阔区域内的众多低功耗传感器节点组成。由于各种应用需求，如医疗应用、战场监控、入侵者检测、智能绿色城市、边境监控等，传感器网络监控变得越来越重要[1]。为了构建传感器设备，需要运行不同的硬件组件，包括传感单元、电源单元、模数转换器（ADC）单元和收发器单元。其中，电源单元在节点的传感活动中起着至关重要的作用[2]。节点的任务可能处于多种状态，包括传输、接收、传感和空闲状态。此外，传感器节点与汇聚节点之间的通信通过路由算法完成[3]。单跳和多跳路由会消耗大量网络能量，这是能源受限的物联网网络面临的最大挑战之一。如果节点电池耗尽，可能会严重影响网络覆盖和连通性。此外，如果电池发生故障，数据可能会丢失，捕获的信息也无法传送到基站（BS）。大多数传感器节点设备使用的是容量有限的不可充电存储设备[4]。在难以到达的位置更换电池或进行常规维护非常困难，因为这些设备的充电时间很短[5]。还可能产生其他问题，例如传统电池的化学反应、气体泄漏等，从而导致传感器网络环境受到污染。