Dynamic Mobile Sink Path Planning for Unsynchronized Data Collection in Heterogeneous Wireless Sensor Networks

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作者
Meiyi Yang,Nianbo Liu,Yong Feng,Haigang Gong,Xiaoming Wang,Ming Liu
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:23 (17): 20310-20320 被引量:5
标识
DOI:10.1109/jsen.2023.3294232
摘要

In heterogeneous wireless sensor networks (HWSNs), heterogeneous sensors may follow various data-generating distributions, which makes data collection a very challenging task. Although mobile sinks (MSs) are widely used to collect data from wireless sensors, existing MS-assisted approaches are often based on the assumption of synchronized data, for example, all sensors generate data at the same time, in which data are considered delay-tolerant and -sensitive data according to delay limits, while the generation time of data is ignored. This article focuses on unsynchronized data collection for HWSNs, in which unsynchronized data generation of sensors is allowed as real as actual monitoring applications. First, to reflect the timeliness of data, we use a rigid collection window to represent the lifetime of sensing data to refine the visiting time of the MS. Second, a graph attention network (GAT) structure is adopted to describe node locations, accessible paths, and data with collection windows for path planning. Third, a new deep reinforcement learning (DRL)-based MS path planning (MSPP) framework is proposed to tackle the path of the MS by minimizing total energy cost while satisfying data lifetime constraints. MSPP first uses the Target Selector module to plan the moving targets and adopts the MS Controller module to control MS mobility for achieving fast convergence and better optimality. Finally, extensive simulations show that our scheme provides explicit data collection guarantees and minimum energy consumption.

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