無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略的研究的中期報告【摘要】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其低成本、易部署、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量有限，能源管理成為了一個重要的問題。為了延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命，必須在節(jié)點的能源管理中采取有效的策略。本文在探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中常用的節(jié)能策略的基礎(chǔ)上，提出了一種基于節(jié)點能量消耗的動態(tài)節(jié)能策略，并進(jìn)行了初步驗證。【關(guān)鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；節(jié)能策略；能源管理；動態(tài)節(jié)能。一、研究背景及意義無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）由眾多的微型傳感器節(jié)點組成，節(jié)點分散在感興趣區(qū)域內(nèi)，能夠自組織地協(xié)作完成信息采集、處理和傳輸任務(wù)。WSN具有低成本、易部署、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，在環(huán)境監(jiān)測、物流追蹤、無線健康監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。WSN節(jié)點通常由電池或超級電容供電，能源有限，能源管理成為了一個重要的問題。在節(jié)點能量消耗方面，各種因素都會對WSN的壽命產(chǎn)生影響，如數(shù)據(jù)傳輸、節(jié)點程序執(zhí)行、節(jié)點空閑時間等。為了延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命，必須在節(jié)點的能源管理中采取有效的策略，避免因能量耗盡而使節(jié)點失效的情況發(fā)生。因此，WSN節(jié)能策略的研究具有重要的實際意義。二、常用節(jié)能策略在WSN的能源管理中，常用的節(jié)能策略主要包括以下幾種：1.睡眠策略傳感器節(jié)點在不采集數(shù)據(jù)和無需發(fā)送數(shù)據(jù)時進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以節(jié)省能量。在睡眠期間，節(jié)點只需個別周期性地“喚醒”工作，稱為“周期性喚醒”或者“周期性休眠”。節(jié)點進(jìn)入睡眠狀態(tài)后，通常需要一些時間來穩(wěn)定，稱為“睡眠響應(yīng)時間”。2.局部通信策略由于傳感器節(jié)點之間的距離通常較近，局部通信策略能減少當(dāng)前節(jié)點需要消耗的能量。該策略的實現(xiàn)途徑通常包括定向傳輸（DirectionalTransmission）、多址通信（MultipleAccess）、局部消息傳遞（LocalMessagePassing）等。3.聚集策略傳感器節(jié)點在采集數(shù)據(jù)時，常可以將多個數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚后一次傳輸，避免了多次數(shù)據(jù)傳輸所產(chǎn)生的能量消耗。傳感器節(jié)點進(jìn)行聚集操作時，需要維護(hù)一份聚集表來實現(xiàn)對目標(biāo)節(jié)點的篩選。4.分層策略不同傳感器節(jié)點的承擔(dān)任務(wù)以及功能不同，因此可將節(jié)點分為幾類，各類節(jié)點承擔(dān)不同的任務(wù)。此時，參與網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量將減少，能量消耗將更為平衡，從而有效地延長了節(jié)點的壽命。三、基于節(jié)點能量消耗的動態(tài)節(jié)能策略本文針對上述常用節(jié)能策略的局限性，提出一種基于節(jié)點能量消耗的動態(tài)節(jié)能策略，以使節(jié)點的壽命得到有效延長。該策略的核心思想在于根據(jù)節(jié)點當(dāng)前的能量消耗情況和剩余能量情況，動態(tài)地選擇相應(yīng)的節(jié)能策略。在節(jié)點能量消耗較小的時候，可以采用相對較為“貪心”的策略進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸；而當(dāng)節(jié)點能量消耗達(dá)到一定的閾值后，則應(yīng)采用相對保守的策略來最大限度地減少節(jié)點能量消耗。四、實驗與結(jié)果分析本文對所提出的動態(tài)節(jié)能策略進(jìn)行實驗驗證，在AMOSII仿真環(huán)境下進(jìn)行。結(jié)果顯示，該策略能夠有效地降低節(jié)點的能量消耗，延長了網(wǎng)絡(luò)的壽命。同時，本文還對比了常用的局部通信策略和聚集策略，結(jié)果表明，動態(tài)節(jié)能策略在延長網(wǎng)絡(luò)壽命方面更優(yōu)秀。五、結(jié)論及展望本文在分析和總結(jié)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略的基礎(chǔ)上，提出了一種基于節(jié)點能量消耗的動態(tài)節(jié)能策略，并進(jìn)行實驗驗證。結(jié)果表明，該