The deployment of the sensor nodes (SNs) always plays a decisive role in the system performance of wireless sensor networks (WSNs). In this work, we propose an optimal deployment method for practical heterogeneous WSNs which gives a deep insight into the trade-off between the reliability and deployment cost. Specifically, this work aims to provide the optimal deployment of SNs to maximize the coverage degree and connection degree, and meanwhile minimize the overall deployment cost. In addition, this work fully considers the heterogeneity of SNs (i.e. differentiated sensing range and deployment cost) and three-dimensional (3-D) deployment scenarios. This is a multi-objective optimization problem, non-convex, multimodal and NP-hard. To solve it, we develop a novel swarm-based multi-objective optimization algorithm, known as the competitive multi-objective marine predators algorithm (CMOMPA) whose performance is verified by comprehensive comparative experiments with ten other stateof-the-art multi-objective optimization algorithms. The computational results demonstrate that CMOMPA is superior to others in terms of convergence and accuracy and shows excellent performance on multimodal multiobjective optimization problems. Sufficient simulations are also conducted to evaluate the effectiveness of the CMOMPA based optimal SNs deployment method. The results show that the optimized deployment can balance the trade-off among deployment cost, sensing reliability and network reliability. The source code is available on https://github.com/iNet-WZU/CMOMPA.


翻译:传感器节点的部署在无线传感器网络(WSNs)的系统性能中总是起决定性作用。在这项工作中,我们建议了一种最佳部署方法,用于实际的多元WSNS(WSNs),以深入了解可靠性和部署成本之间的权衡;具体地说,这项工作旨在提供最佳部署SNS(SNS),以最大限度地扩大覆盖范围和连接度,同时尽量减少总体部署费用;此外,这项工作充分考虑到SNS(W不同感测范围和部署成本)和三维(3-D)部署情景的不均匀性能。这是一个多目标优化问题、非骨架、多式联运和NP-硬体。为了解决这个问题,我们开发了一个新的基于暖基的多目标优化算法,称为具有竞争力的多目标海洋捕食者算法(CMOMPA),其性能通过与其他十种状态的多目标的多目标优化算法进行综合比较试验得到验证。计算结果显示,CMOMPA(O)在趋同性和准确性方面优异性,并显示在部署MIS(MA/MAR)的可靠度网络上的最佳性能模拟。进行。

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