无线传感网络能量空洞问题研究

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无线传感器中的节点能量有限,但是其工作环境往往十分恶劣,在目前的科技条件下,通过配备高容量的电池来提高节点能源的方法可行性不高。因此,能量问题是阻挠无线传感网络快速发展的瓶颈之一,在有限的能源条件提高能量利用率从而延长网络寿命是该领域内比较热门的方向。在节点完成收集任务时,区域内不同位置节点负载不同,一部分节点负载过大,往往会造成局部能量消耗不均衡,从而出现“能量空洞”,使网络寿命提前结束。在死亡的网络中,还有大量节点剩余能量很大,造成整个网络能量效率低下,因此如何避免“能量空洞”现象的出现对提高网络能量利用率有十分重大的意义。本文主要研究对象是无线传感网络工作过程中出现的“能量空洞”现象,分别对可变基站数目的无线传感网络、层次拓扑结构的无线传感网络进行了研究,因为“能量空洞”无法避免,所以提出了两种能量空洞缓解策略,分别是基站数目变化策略和缓解能量空洞的EHAR_AC算法来延缓能量空洞的产生,在一定程度上延长了网络生存周期。首先给出了无线传感网络的基本特性并引入了“能量空洞”现象,并用节点负载解释了“能量空洞”现象出现的原因。提出了通过改变基站数目的策略,并对基站数目改变对网络负载影响进行了仿真,结果表明增加基站能够缓解能量空洞现象,但是要考虑基站增加的成本;提出了缓解能量空洞现象的EHAR_AC算法,考虑了多个影响因素,并对算法进行仿真仿真表明,该算法能有效均衡网络的负载,缓解“能量空洞”现象的出现。
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