無線傳感器網絡中移動性輔助的能量補充機制研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網絡中的能量補充技術在學術界和產業(yè)界受到廣泛關注。根據能量來源的不同，現有的能量補充技術可大概分為兩類，一類利用外部環(huán)境的可再生能源，如傳統的太陽能、風能等進行能量補充，而另一類則是借助新興的無線能量傳輸技術，配合節(jié)點的移動性為傳感器補充能量。相對于傳統基于可再生能源的能量補充技術，基于無線能量傳輸與節(jié)點移動性的能量補充方式將更加靈活，可控性也更強，能夠為網絡提供更加穩(wěn)定的服務質量。然而由于受到運動速率和能量傳輸效率的

2、限制，為了提高能量補充的及時性，移動節(jié)點的能量補充方案，即它們如何在網絡中運動、何時為哪個傳感器節(jié)點進行能量補充、何時結束等等，對無線能量補充技術的研究與應用是至關重要的。
　　由于無線傳感器間的路由與多跳傳輸對節(jié)點的能耗有著舉足輕重的影響，而節(jié)點能耗與能量補充方案的設計更是有著直接的聯系，因此本論文首先提出了一種基于六邊形網格的分簇路由算法(HexagonalClustering and Routing algorithm，HC

3、R)，在完成數據路由，降低人部分節(jié)點能耗的同時，使得網絡中的能耗狀況能夠有規(guī)律地分布，以便能量補充方案高效執(zhí)行。然后結合HCR算法中能耗分布的特點，論文提出了一種基于HCR算法的移動輔助能量補充機制(HCR based Mobile Energy Replenishment Scheme，HMERS)，它能夠有效降低傳感器節(jié)點剩余能量的衰減速率、提高能量補充的及時性、延長網絡生命期。論文的主要工作，體現在以下幾個方面:
　　以利用

4、移動轆助的能量補充場景為基礎，提出基于六邊形網格的分簇路由算法:該算法通過使用六邊形網格將網絡劃分成簇，一方面可將簇頭間的傳輸距離控制在一定合理范圍內，減少節(jié)點間用于無線通信的能耗，另一方面簇頭也能較均勻地分布在網絡中，避免簇頭過于集中。另外，HCR算法的簇間路由使得數據流匯聚到少部分易于訪問的節(jié)點上，以便移動節(jié)點能夠及時地為之服務。然后從理論上定量分析了網絡的流量特點、節(jié)點與網絡的平均能耗并結合仿真實驗進行了驗證，最后從網絡能耗、網絡

5、生存節(jié)點數等方面評價了HCR算法的表現，為能量補充方案的設計打下基礎。
　　針對現有工作的不足，提出基于HCR算法的移動輔助能量補充機制:利用HCR算法中節(jié)點間流量與能耗分布的特點，簡化了移動路徑的計算，合理地規(guī)劃各簇能量補充的時間，在減低機制計算復雜度，提高實用性的同時，有效地針對網絡中負載較重的傳感器節(jié)點進行能量補充，從而有效保護能耗較高的節(jié)點，延長網絡生命期。然后本論文也在理論上定量分析了在不同移動節(jié)點數下移動路徑的平均長度