無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點能耗管理策略研究.pdf

1、節(jié)點攜帶的能量受限是制約傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks, WSNs）應用的一個主要瓶頸。當網(wǎng)絡中節(jié)點能量逐漸耗盡而死亡并達到一定的數(shù)目時，整個網(wǎng)絡就會癱瘓而無法實現(xiàn)目標監(jiān)測任務。由于構成WSNs的節(jié)點數(shù)目巨大，體積小以及應用環(huán)境的特殊性等原因，給傳感器節(jié)點進行能量補給或更換電池是極其困難且不現(xiàn)實的。而且，應用于惡劣甚至危險環(huán)境中的節(jié)點死亡后，大量的傳感器節(jié)點將被廢棄而給環(huán)境帶來巨大的危害。
　

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

3、的能量中性狀態(tài)，使網(wǎng)絡永久可持續(xù)運行。另一方面，在盡可能節(jié)省網(wǎng)絡節(jié)點工作能耗的同時，應均衡網(wǎng)絡節(jié)點能耗以避免網(wǎng)絡節(jié)點能量空洞，提高網(wǎng)絡服務質量，使節(jié)點相同工作時間內能量利用效率得到一致性提高。因此，研究EH-WSNs節(jié)點的能耗管理策略極具必要性與挑戰(zhàn)性。
　　節(jié)點休眠調度機制下的能耗管理策略導致網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸具有較大的端對端延遲，而無法滿足目標監(jiān)測任務的需要。本文提出了一種節(jié)點對模型，把網(wǎng)絡中的所有節(jié)點分為兩組，使兩節(jié)點組輪流交替

4、工作，以實現(xiàn)網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)的無時延傳輸。其次，為了解決基于預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時能量值的能量分配管理策略。根據(jù)節(jié)點過去某一時間段內收集的能量，為節(jié)點下一活動狀態(tài)時間段進行能量分配，使節(jié)點保持能量中性狀態(tài)，從而使網(wǎng)絡持續(xù)永久性運行。然后，分析能量分配效率與網(wǎng)絡節(jié)點能耗均衡性之間的關系，提出多跳多中繼網(wǎng)絡模型，均衡網(wǎng)絡中節(jié)點能耗，使能量利用效率最優(yōu)化。
　　通過大量的仿真證明了，