一种基于能量均衡的无线传感器网络的机会泛洪协议

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无线传感器网络(WSNs)由大量传感器节点组成,这些节点分布在一定的区域内,并且通过无线节点间的相互通信来组成自组织的网络。无线传感器网络的主要功能是环境监测和信息采集,并将采集结果发送给基站或者Sink节点。由于传感器节点一般有电池供电,并且很难给电池充电或者更换电池,所以能量利用率是无线传感器网络研究中的一个核心问题。由于传统的传感器网络路由协议算法简单,容易实现且具有很好的健壮性,是小型无线传感器网络的第一选择。泛洪协议是经典的无线传感器网络路由协议,同时,由于泛洪协议存在“信息爆炸”,“信息重叠”以及广播效率不高等问题,现在大多使用其升级版本。虽然信息爆炸问题在“闲聊”协议中得到了部分解决,但是严重的信息重叠问题仍然存在; SPIN协议为了解决泛洪协议中的“信息内爆”和“信息重叠”问题,引入了信息广播协商机制,减少了传感器节点的能耗。但是SPIN协议的算法比较复杂,尤其在元数据采集量较少的情况下,控制数据包引起的额外开销是不能够忽视的。而且,传统的机会泛洪算法在低占空比无线传感器网络中,容易造成“瓶颈”节点转发大量数据而导致自身能量消耗过快,加速死亡,从而造成网络分割。针对该算法存在的缺陷,新算法在选择发送节点时,充分考虑到了节点的剩余能量和节点间通信链路的质量,达到了节点能量均衡的效果,解决了网络中瓶颈节点因负载过大而过早死亡的问题。通过仿真实验表明,在保证了较低端到端时延和较高投递率的前提下,新算法有效地延长了网络的生命期和增强了网络可靠性。
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