無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗管理策略研究.pdf

1、節(jié)點(diǎn)攜帶的能量受限是制約傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks, WSNs）應(yīng)用的一個(gè)主要瓶頸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量逐漸耗盡而死亡并達(dá)到一定的數(shù)目時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會癱瘓而無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)測任務(wù)。由于構(gòu)成WSNs的節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大，體積小以及應(yīng)用環(huán)境的特殊性等原因，給傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行能量補(bǔ)給或更換電池是極其困難且不現(xiàn)實(shí)的。而且，應(yīng)用于惡劣甚至危險(xiǎn)環(huán)境中的節(jié)點(diǎn)死亡后，大量的傳感器節(jié)點(diǎn)將被廢棄而給環(huán)境帶來巨大的危害。
　

2、　隨著能量收集與轉(zhuǎn)換技術(shù)的日臻成熟，可充電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks, EH-WSNs）逐步得到眾多專家學(xué)者的高度重視與研究。對于EH-WSNs，節(jié)點(diǎn)能量不再是限制網(wǎng)絡(luò)工作的因素，但與此同時(shí)也帶來了新的挑戰(zhàn)。一方面，節(jié)點(diǎn)的能量收集功率因環(huán)境因素而具有波動性，與之帶來的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)是對節(jié)點(diǎn)能耗進(jìn)行管理，使節(jié)點(diǎn)在任一時(shí)間段內(nèi)消耗的能量小于相同時(shí)間段內(nèi)收集的能量，保持節(jié)點(diǎn)

3、的能量中性狀態(tài)，使網(wǎng)絡(luò)永久可持續(xù)運(yùn)行。另一方面，在盡可能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作能耗的同時(shí)，應(yīng)均衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗以避免網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量空洞，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，使節(jié)點(diǎn)相同工作時(shí)間內(nèi)能量利用效率得到一致性提高。因此，研究EH-WSNs節(jié)點(diǎn)的能耗管理策略極具必要性與挑戰(zhàn)性。
　　節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制下的能耗管理策略導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸具有較大的端對端延遲，而無法滿足目標(biāo)監(jiān)測任務(wù)的需要。本文提出了一種節(jié)點(diǎn)對模型，把網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)分為兩組，使兩節(jié)點(diǎn)組輪流交替

4、工作，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的無時(shí)延傳輸。其次，為了解決基于預(yù)測算法的能量分配管理策略下，能量分配值與獲能量之間的誤差，提出了一種基于電池實(shí)時(shí)能量值的能量分配管理策略。根據(jù)節(jié)點(diǎn)過去某一時(shí)間段內(nèi)收集的能量，為節(jié)點(diǎn)下一活動狀態(tài)時(shí)間段進(jìn)行能量分配，使節(jié)點(diǎn)保持能量中性狀態(tài)，從而使網(wǎng)絡(luò)持續(xù)永久性運(yùn)行。然后，分析能量分配效率與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗均衡性之間的關(guān)系，提出多跳多中繼網(wǎng)絡(luò)模型，均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能耗，使能量利用效率最優(yōu)化。
　　通過大量的仿真證明了，