无线传感器网络能量有效传输算法研究

无线传感器网络能量有效传输算法研究
无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)由多个无线传感器
节点组成，这些节点通过无线通信技术互相协作完成一定的数据采集、传输、处理等任务。

随着技术的不断进步，WSN应用范围已经涵盖了
农业、环保、安防、医疗等领域。

WSN节点的能源约束是制约其应用
范围和应用寿命的主要原因之一。

如何利用有限的能量实现有效传输
是WSN研究的重要议题，也是本文研究的焦点。

一、无线传感器网络通信模型
WSN节点的能源消耗分为两个阶段：收发数据阶段和空闲等待阶段。

在数据采集阶段，节点利用传感器采集周围环境的数据，并利用
内部存储或者网络通信将数据传输给其他节点或者处理中心。

在等待
阶段，节点处于一种休眠或者待机状态，此时能耗非常低。

不同的应
用场景需要不同的数据传输距离和速率，对于一些远程节点需要通过
中继节点进行数据传输，这样会导致网络整体的能源消耗增加，因此
如何设立中继节点并合理的规划数据流量就成为了WSN能源有效传输
的关键。

二、传统能量有效传输算法
在能量有效传输领域，研究者们从不同的角度提出了多种传输协议，例如树型传输、基于蒙特卡洛树的传输和数据收集模型等。

这些传输
算法都是从节点的能源消耗和传输效率两个方面考虑的。

不过，在实
际应用中，这些算法存在传输效率低、网络拓扑不稳定、数据传输流
量不均等问题。

三、基于数据排序的传输算法
由于WSN中节点数据采集的具有时序性和相关性等特点，因此在设计传输算法时也要充分考虑数据采集的这种特征。

数据排序算法就是充分利用数据采集的时序性，将数据分为多个阶段进行传输，从而达到能源有效传输的目的。

该算法采用的数据排序基于节点数据采集的时序性，对数据进行分区，将数据分为几个部分，分别存放在不同的节点上，在传输过程中，采用自适应的信道选择技术，选择相应的通道传输数据。

通过数据排序算法将数据分割成多个小块传输，节点之间的数据流量更加平均，延长了整个网络的寿命。

四、基于能量积累修补机制的传输算法
一些节点在传输时可能因为能耗不足而出现能量补偿不足、能量积累不足等问题，这些问题不仅降低了节点的传输速度，也会影响整个网络的能源寿命。

为了避免这些问题，有学者提出了基于能量积累修补机制的传输算法。

该算法在传输过程中，利用一些功率低的节点对传输节点进行能量传输，从而解决传输节点由于缺乏能量导致的数据传输问题。