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1、具有能量補給的無線傳感器網絡能量感知路由算法馬穎1，祁浩2，樊維濤3（1.西安工業(yè)大學電子信息工程學院，西安710032；2.中國人民解放軍94175部隊;3.中國人民解放軍93929部隊)摘要：為適應新能源條件下的無線傳感器網絡的能量補給特點，根據節(jié)點自身能量起伏變化和能量補給的速率等特點，提出了一種考慮到能量補給因素的無線傳感器網絡能量感知路由算法—PHEA。PHEA將傳感器節(jié)點從周圍環(huán)境中獲取能量的因素考慮進路由算法中，并使用信息融合D-S證據理論算法來選擇下一跳節(jié)點，使得能量消耗能夠平均分配到整個網絡中。仿真結果表明，改進的
2、算法考慮了能量補給因素的條件下改善了無線傳感器網絡中的能量消耗的均衡特性，延長了網絡的生命周期，與經典能量感知路由算法EA相比，PHEA的性能高約50%左右。關鍵詞：無線傳感器網絡，能量補給，路由算法，能量感知中圖號：TP301.6文獻標志碼：AEnergyAwareAlgorithmforWirelessSensorNetworkswithPowerharvestingAbstract:Toadapttotheenergysupplycharacteristicsofwirelesssensornetwork(WSN)undern
3、ewenergyconditions,accordingtonodeenergyfluctuationandenergysupplyvelocity,Anewroutingalgorithmbasedonenergysupply,namedPower-HarvestingEnergyAware(PHEA)isproposed.Energyobtainedbysensornodesinenvironmentisconsidered,andDempster-Shaferalgorithmforinformationfusionisuse
4、dtoselectthenext-hopnode,soenergyconsumptioncanbeaveragedistributedthroughoutthenetwork.ThesimulationresultshowsthatouralgorithmimprovestheequilibriumcharacteristicsofenergyconsumptioninWSNbyconsideringenergysupplyfactors,extendsthenetworklifecycle.ComparedtoEA,theclas
5、sicenergyperceptionroutingalgorithm,PHEAhasabout50%betterperformance.Keywords:wirelesssensornetworks;powerharvesting;routingalgorithm;energyaware.1．引言無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwork,WSN)是由部署在檢測區(qū)域內大量的廉價的微型傳感器節(jié)點組成、通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡系統(tǒng)，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察
6、者。WSN與傳統(tǒng)的AdHoc網絡有很多不同的地方：(1)節(jié)點數目龐大，WSN經常包含有成千上萬個節(jié)點，數目上與自組織網絡相比數目更多；(2)節(jié)點的能量十分有限，傳感器節(jié)點通常是使用電池供電，其處理能力和通信能力由于受到節(jié)點能量限制，能力十分有限。新的傳感器在設計的時候則會充分的考慮到潛在的可利用的能源，如太陽能、風能、熱能、機械振動能、聲能等；(3)受特性所限，WSN需要在提供一定服務的條件下盡可能的將單個節(jié)點的能量消耗均衡的分散到整個網絡中，以提高網絡的生命周期[1-4]。本文針對文獻[5]提出的能量多徑路由算法不能適用于具有能量
7、補給條件下的無線傳感器網絡，提出了具有能量補給因子的能量感知路由算法。通過仿真實驗表明本文提出的算法可以適應具有能量補給功能的無線傳感器網絡的能量變化特點，具有能量均衡性好、網絡壽命長等優(yōu)點。文章分為以下幾部分，首先將對能量感知路由算法存在的問題進行敘述，并簡單介紹能量補給情況和D-S證據理論；然后在其基礎上提出具有能量補給的能量感知路由算法；第三部分，根據傳感器節(jié)點和路徑的通信代價計算節(jié)點的選擇概率值，并且借用D-S證據理論進行路由選擇判決；第四部分通過實驗數據說明改進后算法的優(yōu)越性。1．問題的描述2.1傳統(tǒng)能量多徑路由算法能量多
8、徑路由協議EA包括路徑建立、數據傳播和路由維護三個過程。路徑建立過程是其協議的重點內容：每個節(jié)點需要知道到達目的節(jié)點的所有下一跳節(jié)點，并計算選擇每下一跳節(jié)點傳輸數據的概率。概率的選擇是根據節(jié)點到目標節(jié)點的通信代價來計算的。這種算法綜合
