Formulação de programação linear inteira para um problema de k-cobertura e m-conectividade em redes de sensores

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Integer linear programming formulation for a k-coverage and m-connectivity problem in sensor networks

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Neste trabalho apresentamos um programa linear de inteiros (Integer-Linear program, ILP) para o problema K-Cobertura e M-Conectividade (K-Coverage M-Connectivity, KCMC). O problema de otimização KCMC pertence a categoria NP-Difícil e aparece em aplicações de redes de sensores sem fio (Wireless Sensor Networks, WSN) onde se deseja minimizar o número de sensores da rede enquanto garantindo dadas expectativas de qualidade de serviço e resistência à falhas de sensores. Nossa principal contribuição consiste numa formulação ILP para o problema KCMC que aprimora descrições encontradas em trabalhos relacionados ao garantir resistência a falhas em quaisquer sensores na rede. Apresentamos também testes de desempenho de uma implementação de nossa formulação ILP.

Abstract

In this paper, we present a linear integer program (ILP) for the K-Coverage M-Connectivity (KCMC) problem. This NP-Hard optimization problem is recurrent in applications of wireless sensor networks (WSN) where it is desirable to minimize the number of sensors while guaranteeing expectations of quality of service and resistance to sensor failures. Our main contribution consists of an ILP formulation for the KCMC problem that improves upon the descriptions of the problem found on related works by guaranteeing resistance to failures in any of the sensors in the WSN. We also present performance tests of our ILP implementation.

Assunto

Otimização Combinatória, Pesquisa Operacional, Programação Linear

Palavras-chave

Otimização Combinatória, Pesquisa Operacional, Programação Linear

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Endereço externo

https://proceedings.science/sbpo/sbpo-2022/trabalhos/formulacao-de-programacao-linear-inteira-para-um-problema-de-k-cobertura-e-m-con?lang=pt-br

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