基于功率控制的无线传感器网络能耗平衡策略.pdfVIP

第 3O卷 第 3期 兰 州 交 通 大 学 学 报 Vo1．3ONo．3 2011年6月 JournalofLanzhouJiaotongUniversity June2011 文章编号：i001—4373(2011)03-0103—04 基于功率控制的无线传感器网络能耗平衡策略 郭佑 民， 张宏林 ， 胡广鹏 (兰州交通大学机电技术研究所 ，甘肃 兰州 730070) 摘 要：无线传感器网络由于多跳通信和多对一的数据流导致能量消耗分布极不均衡而产生能量空洞，大大缩短 了网络寿命，浪费了能量．文章探讨了利用功率控制策略平衡无线传感器网络节点能耗，分析了在节点均匀分布的 圆形网络中，采用不等宽圆环划分网络，调节节点发射半径的功率控制策略实现网络中节点能耗的均衡．仿真分析 显示网络生命周期结束时，处于网络中内部节点同时耗尽了自身的能量． 关键词：无线传感器网络；多跳 ；能量空洞；功率控制 中图分类号：TP212．6 文献标志码：A 是没有证明能量空洞能否避免．Olariu和 Stojm- 0 引言 enovic[。]第一次给出在某种特定条件下，无线传感 器网络中的能量空洞能否避免的理论成果．袁辉勇 无线传感器网络是指由大量成本低廉的，具有 和羊四清[4]等人提出基于时分的路由算法延长网络 感知能力、计算能力、无线通讯能力的传感器节点组 的生命周期．作者假设无线传感器网络中节点均匀 成的网络，它综合了传感器技术、嵌人式计算技术、 网络技术、无线通信技术、分布式信息处理技术、微 分布在以基站节点为中心，半径为R的圆盘区域， 电子技术和软件编程技术等多个领域的关键技术， 把网络分为外围部分、中间部分和内层部分，通过在 可广泛用于国防军事、环境监测、反恐抗灾、医疗卫 不同时段分别采用单跳、多跳和2跳路由，利用线性 生以及交通管理等领域 ，是 目前学术界研究的热点 规划求出最优解，仿真分析该算法使得节点能量消 之一[1]． 耗分布比较均匀，但是无法避免能量空洞的形成． 在实际应用中，由于传感器网络多采用多跳转 2 无线传感器网络系统模型 发方式将数据传输到汇聚节点，沿途中间节点不仅 需要发送 自身感测产生的数据，还要转发其他节点 无线传感器网络中所有节点均匀分布在一个圆 的数据，由于多对一的数据流量造成网络中流量分 形区域，分布密度为P，圆形区域的半径为R．汇聚节 布不均，能量消耗极不均衡． 点 sink位于圆心，并且假定网络区域内只有唯一的 本文探讨了节点均匀分布策略能否实现网络能 sink节点．网络区域被 k个不同半径的同心圆划分 耗均衡的问题，提出采用不等宽圆环划分网络，结合 为k个相邻的环形区域，k个同心圆环的半径为0 功率控制技术实现网络能耗均衡的方法，提高了网 r1r2… 一R，假设任何一个转发节点都没 络的使用寿命． 有使用数据压缩和数据融合技术．处于网络中的每 个节点在单位时间内产生一个数据包，并且假设所 1 相关工作 有数据包都是固定长度，即每个数据包的长度为B 比特．假设每