基于能量捕獲的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法研究.pdf

1、近年來(lái)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSNs）已深入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，影響和改變著我們的生活。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種信息獲取平臺(tái)，它是由許多微小的節(jié)點(diǎn)自組織形成的一個(gè)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在WSNs中，能量捕獲技術(shù)是近幾年的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。該技術(shù)是指?jìng)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)自帶能量捕獲設(shè)備，其運(yùn)行所需的能量從周圍環(huán)境中捕獲而來(lái)。傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(wèn)題。采用了能量捕獲技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，我們稱之為能量捕獲無(wú)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(jī)制和傳統(tǒng)的WSNs不同，主要表現(xiàn)在：EH-WSNs中的節(jié)點(diǎn)具有能量捕獲特性。本文利用EH-WSNs節(jié)點(diǎn)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由算法問(wèn)題。針對(duì)能量捕獲技術(shù)可以延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命期的特點(diǎn)，本文提出了EPOR（Energy Potential Opportunistic Routing）路由算法。EPOR的要點(diǎn)是：首先，引入一個(gè)潛能函數(shù)，用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的能量潛能。然后，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的期望傳輸次數(shù)ETX（Expected Transmission Coun

4、t）。最后，用節(jié)點(diǎn)的能量潛能和ETX共同決定發(fā)送節(jié)點(diǎn)的候選集節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包后需要延遲的時(shí)間。延遲時(shí)間最短的那個(gè)候選集節(jié)點(diǎn)即為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的最佳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)表明，EPOR比OR和EAOR等傳統(tǒng)的機(jī)會(huì)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)AODV路由算法問(wèn)題。結(jié)合節(jié)點(diǎn)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(jī)制，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)不會(huì)立即轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而是延遲一段時(shí)間后再轉(zhuǎn)發(fā)。該路由算法的要點(diǎn)是：首先，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的潛能能量。其次，計(jì)算從源節(jié)點(diǎn)到本節(jié)點(diǎn)這段鏈路的節(jié)點(diǎn)平均潛能能量。然后，比較節(jié)點(diǎn)的潛能能量和節(jié)點(diǎn)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(diǎn)與上游發(fā)送節(jié)點(diǎn)的丟包率共同決定本節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間。最先到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的那條路徑就是最終的路由。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明，EP-AODV比傳統(tǒng)的AODV和E