基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSNs）已深入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，影響和改變著我們的生活。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種信息獲取平臺，它是由許多微小的節(jié)點自組織形成的一個多跳無線網(wǎng)絡(luò)。在WSNs中，能量捕獲技術(shù)是近幾年的熱點研究問題。該技術(shù)是指傳感器節(jié)點自帶能量捕獲設(shè)備，其運行所需的能量從周圍環(huán)境中捕獲而來。傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都是由電池供電，自身攜帶的能量非常有限，一旦電池能量耗盡，網(wǎng)絡(luò)的生

2、命期也就結(jié)束了。采用能量捕獲技術(shù)，可以緩解或者從根本上解決這一問題。采用了能量捕獲技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，我們稱之為能量捕獲無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks，EH-WSNs)。
　　把能量捕獲技術(shù)應(yīng)用于WSNs中，其工作機制和傳統(tǒng)的WSNs不同，主要表現(xiàn)在：EH-WSNs中的節(jié)點具有能量捕獲特性。本文利用EH-WSNs節(jié)點的能量捕獲特性研究基于EH-WSNs的路由算

3、法。本文的主要工作內(nèi)容和研究成果如下：
　　1）研究了基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)機會路由算法問題。針對能量捕獲技術(shù)可以延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命期的特點，本文提出了EPOR（Energy Potential Opportunistic Routing）路由算法。EPOR的要點是：首先，引入一個潛能函數(shù)，用于計算節(jié)點的能量潛能。然后，計算網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點到目的節(jié)點的期望傳輸次數(shù)ETX（Expected Transmission Coun

4、t）。最后，用節(jié)點的能量潛能和ETX共同決定發(fā)送節(jié)點的候選集節(jié)點收到數(shù)據(jù)包后需要延遲的時間。延遲時間最短的那個候選集節(jié)點即為發(fā)送節(jié)點的最佳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。仿真實驗表明，EPOR比OR和EAOR等傳統(tǒng)的機會路由算法具有更高的網(wǎng)絡(luò)生命期。
　　2）研究了基于能量捕獲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)AODV路由算法問題。結(jié)合節(jié)點能量捕獲的特性，本文提出了EP-AODV（Energy Potential AODV）路由算法。本文在EP-AODV路由算法中采用了

5、延遲機制，當節(jié)點收到上游節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)時，節(jié)點不會立即轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而是延遲一段時間后再轉(zhuǎn)發(fā)。該路由算法的要點是：首先，計算出節(jié)點的潛能能量。其次，計算從源節(jié)點到本節(jié)點這段鏈路的節(jié)點平均潛能能量。然后，比較節(jié)點的潛能能量和節(jié)點平均潛能能量的大小，取二者最小的值Emin。最后，用Emin以及本節(jié)點與上游發(fā)送節(jié)點的丟包率共同決定本節(jié)點的延遲時間。最先到達目的節(jié)點的那條路徑就是最終的路由。理論分析和仿真實驗表明，EP-AODV比傳統(tǒng)的AODV和E