能量感知路由协议在无线传感器网络中的应用与研究

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无线传感器网络中的节点选择与路由算法研究

无线传感器网络中的节点选择与路由算法研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量分布式的无线传感器节点组成的一种自组织、具有自愈性和即插即用能力的网络系统。

在WSN中，节点选择和路由算法是关键技术之一，直接影响到整个网络的性能和能耗。

本文将从节点选择和路由算法两个方面进行研究探讨。

一、节点选择算法研究节点选择是指在WSN中选择合适的节点作为网络参与者，主要考虑以下几个因素：能耗、覆盖范围、网络连通性和节点能力等。

在节点选择算法中，有三种经典的方法可以选择：贪心法、分层法和基于距离的改进算法。

（一）贪心法贪心法是一种基于局部最优策略的节点选择算法。

该算法的基本思想是选择能够提供最大覆盖范围且能量消耗最小的节点。

虽然该方法简单且易于实现，但由于缺乏全局信息，可能会导致网络的不均衡性和覆盖率低的问题。

（二）分层法分层法是一种基于层次结构的节点选择算法。

该算法将无线传感器节点划分为多层，每个层次的节点分别负责不同的任务。

通过将节点的工作负载分散到不同的层次，可以提高网络的能耗均衡性和覆盖率。

（三）基于距离的改进算法基于距离的改进算法是一种结合贪心法和分层法的节点选择算法。

该算法通过引入距离因素来选取距离目标区域更近的节点作为网络参与者。

通过动态调整节点的选取范围，可以进一步提高网络的覆盖率和能耗均衡性。

二、路由算法研究路由算法是WSN中的另一个重要问题，主要解决如何将数据从源节点传输到目标节点的路由选择问题。

在路由算法中，有两种主要的方法可以选择：基于距离的路由算法和基于传感器的路由算法。

（一）基于距离的路由算法基于距离的路由算法是一种根据节点之间的距离来选择最佳路径的算法。

该算法主要考虑网络中节点之间的距离和能量消耗，通过权衡这两个因素来选择最佳路径。

虽然该方法简单高效，但由于忽略了网络拓扑结构的信息，可能会导致网络的不稳定性。

（二）基于传感器的路由算法基于传感器的路由算法是一种根据节点的感知能力来选择最佳路径的算法。

能量感知的无线传感器网络路由协议

ＸＵＪｎ－ｏｇＬｉｏＺＡＯｎｙｏＬａｊｎｉｇｄｎ，Ｉａ，ＨＭＷｅ－ａ，ＵＨｕ－ｕ
（ｐｒｍｅｔｆｏｕｅｃｅｃｎｅｈｏｏｙＣｌｇｆｎｏｍａｉｎａｄＴｃｎｃｌｃｅｃ，ｎａＵｉｅｓｙＴａｊｎ３０７，ｈｎ）ＤｅａｔｎｍｐｔｒｉｎｅｄＴｃｎｌｇ，ｏｌｅｏｆｒｔｎｅｈｉａＳｉｎｅＮａｋｉｎｖｒｉ，ｉｎｉ００ＣｉａｏＣＳａｅＩｏｔ１
ｐｐｒｒｐｓｓａｎｗｒｕｉｇｐｏｏｏ：ｎｒｙＡｒａｄＬａ — ａａｃ（ＡＬ．ｉｓａｅｎＬｎｓｍａｏｎａｅｔｅｅｔｎＬＰ）ａｅｏｏｅｅｏｔｒｔｃｌＥｅｇ — ｗａｅｎｏｄＢｌｎｅＥＢ）ｗｈｃｉｂｓｄｏｉｋＥｔｔｎａｄＰｒｎｌｃｉ（ＥＳｐｎｈｉｉＳｏ
中分号Ｔ３圈类：Ｐ９３
能量感知的无线传感器网络路由协议
徐敬东，李淼，赵文耀，卢华君
（南开大学信息技术科学学院计算机科学与技术系，天津３０７）００１摘要：在无线传感器网络（Ｎ中，如何实现数据转发的高效节能是ＷＳ路由协议的核心问题。在ＬＰｗｓ）ＮＥＳ路由协议基础上，引入能量
８期第３卷第１６
１１３１．６ｏ
Ｎｏ８．
计
算

机
工
程
２１００年９月
Ｓｐｅｅ００ｅｔｍｂｒ２１

基于能量感知的无线传感器网络路由协议

Ｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｂａｓｅｄｏｎｅｎｅｒｇｙａｗａｒｅ
ＺＨＡＯＹｕｅ，ＭＥＮＧＢｏ，ＣＨＥＮＬｅｉ，ＣＨＥＮＧＺｉ—ａｏ，ＷＡＮＧＤａｎ－ｈｕａ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，ＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００３６，Ｃｈｉｎａ）
０引言
本文提出了一种基于能量感知的无线传感器网络 “ 路由协议，并采用仿真实验测试该路由协议的有效性和优越性，仿真结果表明，该协议可以降低节点的能耗，提高了网络能量利用效率，延长了无线传感器网络的生存时间，具有较高的实际应用价值。
摘要：针对当前无线传感器网络路由协议存在丢包率高、能耗大等缺陷，提出一种基于能量感知的无线传感器路由协议。在建立数据转发路由的过程中，引入节点能量感知机制，选择剩余能量较大的节点作为下一跳节点，防止剩余能量较小的节点参与路由构建；在节点工作的过程中，引入周期、异步工作／休眠机制节约节点的能量开销。采用仿真对比实验对路由协议的性能进行测试，实验结果表明，该协议减少了网络数据转发的丢包率，提高了器节点的能耗。关键词：能量感知；丢包率；路由选择；传感器节点；休眠机制中图法分类号：ＴＰ３９３文献标识号：Ａ文章编号：１０００—７０２４（２０１６）０１—００１６—０５ｄ０ｉ：１０．１６２０８／ｊ．ｉｓｓｎｌ０００—７０２４．２０１６．０１．００４

无线传感器网络的能量优化算法

无线传感器网络的能量优化算法无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）由许多小型无线传感器节点组成，这些节点可以感知、处理和传输环境中的信息。

然而，由于节点的能量受限，如何降低能量消耗，提高网络寿命成为无线传感器网络研究的一大挑战。

因此，针对无线传感器网络的能量优化算法成为研究的热点。

能量优化算法主要通过优化节点的能量消耗，延长网络的寿命。

下面将介绍几种常见的无线传感器网络能量优化算法。

1. 轮询算法轮询算法是一种基本的能量优化算法。

它通过轮流激活传感器节点的方式来减少能量消耗。

具体实现方式是，将网络分为若干个时隙，每个时隙只激活一部分节点。

未激活的节点处于休眠状态，节省能量。

轮询算法简单易用，但也存在一些问题。

例如，节点传输数据的时间可能会有较大的延迟，且网络负载不均衡。

2. 克服性能不均衡的算法为了解决轮询算法存在的负载不均衡问题，研究者们提出了一些能够均衡节点负载的算法。

比如，基于聚类的算法将节点分为若干个簇，每个簇由一个簇头节点负责协调。

只有簇头节点才需要进行数据传输，其他节点可以通过与簇头节点的通信来减少自身的能量消耗。

克服性能不均衡的算法能够提高网络的能源利用效率，延长网络寿命。

3. 路由协议优化算法路由协议是无线传感器网络中非常重要的组成部分，选择合适的路由协议优化算法可以降低网络中多个节点之间的通信能量消耗。

常用的路由协议优化算法有LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）、TEEN（Threshold Sensitive Energy Efficient Network）等。

这些算法主要通过协调节点的工作状态和选择合适的传输路径来降低节点的能量消耗。

此外，基于线性规划的优化算法也能在无线传感器网络中实现能量优化的目标。

4. 能量平衡算法在无线传感器网络中，节点的能量消耗不均衡会导致一些节点能量耗尽而无法工作，从而影响整个网络的正常运行。

无线传感器网络中的群智感知技术研究

无线传感器网络中的群智感知技术研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）作为一种新兴的信息感知和处理技术，已经被广泛应用于环境监测、农业生产、智能交通等领域。

群智感知技术是WSN中的重要研究领域，通过将分布在网络中的多个传感器节点组织起来，实现对环境的智能感知和信息收集。

首先，群智感知技术为WSN中的节点设计了合适的协作方式，以便高效地完成数据收集任务。

传感器节点之间的数据传递和协作是群智感知的核心。

一种常见的协作方式是数据融合，即将从不同传感器节点收集到的数据进行融合和处理，得到更准确、可靠的信息。

此外，还可以利用无线网络中的多跳传输机制，通过中继节点传递数据，以便覆盖更广的感知区域。

其次，群智感知技术可以通过优化传感器节点的能量消耗，延长整个网络的生命周期。

能源是无线传感器网络中的重要限制因素，传感器节点的能量有限，无法长时间工作。

为了减少能量消耗，可以通过分配合理的任务负载，使得传感器节点按需工作。

此外，可以设计能量感知的路由协议，将数据传输的路径通过能量消耗进行调整，以避免节点能量耗尽。

另外，群智感知技术还可以提高无线传感器网络的抗干扰性能和容错性。

无线环境中存在很多干扰源，如电磁干扰、噪声干扰等，这些干扰对传感器节点的数据采集和通信都会产生负面影响。

通过部署多个传感器节点，可以实现数据冗余和容错。

当部分节点受到干扰时，其他节点可以协同工作，并提供可靠的数据。

此外，群智感知技术在数据处理和决策方面也具有重要作用。

传感器节点收集到的数据往往是海量的、分散的，如何从中提取有价值的信息是一个挑战。

群智感知技术可以通过协作的方式，将不同节点的数据进行融合和处理，提供更全面和准确的信息。

在环境监测领域，可以通过群智感知技术提供的数据，实时分析环境状况，进行预测和决策。

在实际应用中，群智感知技术已经取得了一定的成果。

例如，在城市交通领域，通过部署大量的传感器节点，可以实时监测路况、交通流量等信息，为交通管理部门提供决策支持。

无线传感器网络路由协议分析

南京邮电大学硕士研究生学位论文术语表术语表Adaptive Threshold sensitive Energy APTEEN 自适应敏感阀值节能型传感网络协议CDMA码分多址Code Division Multiple AccessCSMA 载波侦听多路访问Carrier Sense Multiple AccessDD 定向扩散Directed DiffusionGEAR 地理和能量感知路由Geographic and Energy Routing LEACH 低功耗自适应分簇协议介质访问控制Media Access ControlMCU 微控制单元Micro-Controller UnitPEGASIS Po-Efficient Gathering in SensorInformation System服务质量Quality of Service信息协商传感协议Sensor Protocol for Information viaNegotiationTCP 传输控制协议Transfer Control ProtocolTDMA 时分多址Time Division Multiple AccessTEEN 敏感阀值节能型传感网络协议Threshold sensitive Energy Efficient sensorNetwork protocol用户数据包协议User Datagram ProtocolWSN 无线传感器网络Wireless Sensor Network南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

高效能耗感知路由协议在无线传感器网络中的应用

高效能耗感知路由协议在无线传感器网络中的应用无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的网络。

这些传感器节点能够感知环境中的物理和环境信息，并通过无线通信互相传输这些数据。

然而，传感器节点通常由小型的电池供电，因此能源限制是制约无线传感器网络性能的一个重要因素。

为了解决这个问题，高效能耗感知路由协议应运而生。

高效能耗感知路由协议是一种自适应的路由协议，通过选择低能耗的路由路径来延长无线传感器网络的寿命。

该协议利用节点的能量状况和传输成本等参数来评估所有可用路径的能耗，并选择最佳路径来进行数据传输。

以下将探讨高效能耗感知路由协议在无线传感器网络中的应用及其优势。

首先，高效能耗感知路由协议能够提高无线传感器网络的能源利用率。

传感器节点间的通信是无线传感器网络中最耗能的操作之一。

通过选择能耗较低的路径，避免能量不平衡问题，并减少能量消耗，高效能耗感知路由协议可以有效地延长整个网络的寿命。

其次，高效能耗感知路由协议能够提高无线传感器网络的数据传输质量。

传感器网络通常被部署在无线信号不稳定的环境中，例如室内或山区等。

由于无线信号强度和传输距离之间的关系，节点之间距离过远会导致信号丢失和数据丢失的情况。

高效能耗感知路由协议能够选择信号强度较高的路径，以确保数据传输的可靠性和稳定性。

第三，高效能耗感知路由协议具有一定的自适应性和动态性。

无线传感器网络处于不断变化的环境中，节点可能会故障或新增。

传统的固定路由路径无法应对这种动态变化，而高效能耗感知路由协议能够根据网络的实际情况动态调整路由路径，以适应网络的变化，并保持高效的能源利用。

此外，高效能耗感知路由协议在无线传感器网络中也可用于特定的应用场景。

例如，当无线传感器网络被用于环境监测时，高效能耗感知路由协议能够选择数据传输路径时考虑到能耗和环境信息之间的关系，从而提高数据的准确性和可靠性。

无线传感器网络(WSN)的技术与应用

无线传感器网络（WSN）的技术与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由若干个无线传感器节点构成的网络。

每个传感器节点都具有感知、处理和通信功能，能够通过无线信号进行数据的传输和交流。

WSN技术在近年来得到了广泛的应用和研究，其在环境监测、智能家居、农业、工业控制等领域具有重要的意义。

一、WSN技术的基本原理和特点WSN技术的核心是无线传感器节点，它是由微处理器、传感器、无线通信模块和能量供应装置等组成。

传感器节点可以感知周围环境的不同参数，例如温度、湿度、光照强度等，并将这些数据进行处理和存储。

节点之间通过无线通信进行数据的传输，形成一个自组织的网络结构。

WSN具有以下几个主要特点：1. 无线通信：WSN采用无线通信方式，节点之间可以通过无线信号传输数据，不受布线限制，能够灵活部署在不同的环境中。

2. 自组织性：WSN的节点具有自组织能力，可以根据网络拓扑结构和节点的状态进行自动组网，形成一个动态的网络结构。

3. 分布式处理：WSN中的每个节点都具有数据处理和存储的能力，可以进行分布式的数据处理，实现网络的协同工作。

4. 能量有限：WSN中的节点能量有限，需要通过能量管理或是能量收集技术来延长节点的寿命。

二、WSN的应用领域与案例分析1. 环境监测：WSN可以用于环境参数的实时监测和采集。

例如，在自然灾害预警系统中，通过部署大量的传感器节点，可以实时监测地震、洪水等灾害情况，为应急救援提供及时的信息。

2. 智能家居：WSN可以实现智能家居的自动化控制。

通过部署传感器节点，可以实时感知室内温度、湿度等信息，并进行智能控制，实现温度调节、灯光控制等功能。

3. 农业领域：WSN可以用于农业生产的智能化管理。

通过在农田、温室等地部署传感器节点，可以实时监测土壤湿度、温度等参数，并为农民提供农作物的生长状态和病虫害预警等信息。

4. 工业控制：WSN可以应用于工业生产过程的实时监测和控制。

无线传感器网络中能量感知路由协议研究与性能分析

无线传感器网络中能量感知路由协议研究与性能分析随着无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）的广泛应用和发展，对于能源的有效利用和管理成为了一个关键的研究方向。

在无线传感器网络中，每个无线传感器节点通常由一个小型的电池供电，其能源有限。

因此，研究如何延长无线传感器网络的生命周期，提高网络的能源利用效率，成为了一个重要的任务。

能量感知路由协议是一种基于节点能源感知的路由选择协议，在无线传感器网络中发挥着重要的作用。

该协议通过感知每个节点的剩余能量水平，并根据能量信息选择合适的路径进行数据传输，从而有效地减少能量的消耗，延长网络寿命。

本文将就无线传感器网络中能量感知路由协议的研究和性能进行分析。

首先，我们将介绍能量感知路由协议的基本原理和设计目标。

能量感知路由协议主要包括两个关键部分：节点能量感知和能量感知路由选择。

节点能量感知指的是每个节点通过感知自身剩余能量，并将能量信息广播给周围节点。

能量感知路由选择则根据节点能量信息，选择剩余能量较高的节点作为传输路径，从而使能量相对均衡地分布在整个网络中。

协议的设计目标主要包括延长网络寿命、提高数据传输的可靠性以及降低能量消耗等。

其次，我们将对当前主流的能量感知路由协议进行概述和分析。

目前，常见的能量感知路由协议包括LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）、HEED（Hybrid Energy-Efficient Distributed Clustering）、PEGASIS（Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems）等。

这些协议在能量感知、路由选择、簇头选举等方面有不同的设计思路和机制，各具特点。

我们将对这些协议的原理和性能进行详细分析，探讨其优缺点和适用场景。

接下来，我们将对能量感知路由协议的性能进行评估和分析。

基于GEAR路由协议的无线传感器网络的分析

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦＯｒｕｍ
基于ＧＥＡＲ路由协议的无线传感器网络的分析
徐静瑜兰婷
（成都大学电子信息工程学要１无线传感器网络是一种新兴的网络，它综合了传感
息。汇聚节点发出查询命令发送到时间区域的每个节点，分为两个步骤来完成，不同的情况运用的方式不同。（１）查询消息传送到时间区域ＧＥＡＲ路由用实际代价和估计代价表示路径代价。其中假设节点Ｎ发送查询消息Ｐ，目标区域为Ｒ，并且Ｒ的中心为Ｄ，我们定义节点Ｎ到区域Ｒ的实际代价称之为ｈ（Ｎ，Ｒ）。如果节点Ｎ的路由列表中没有他的邻居节点Ｎ的实际代价ｈ，Ｒ），那么就用节点Ｎ的估计代价来当作一个缺省值。估计代价的公式为：ｃ（Ｎ，Ｒ）＝ａｄ（Ｎ，Ｒ）＋（卜ａ）ｅ（Ｎ）其中，ａ为可调权值，ｄ（Ｎ，Ｒ）为某节点Ｎ到目标区域中心的距离，ｅ（Ｎ）是该节点剩余的能量。从汇聚节点开始的路径建立过程采用贪婪算法。即，节点Ｎ的邻居节点事先都知道自己的估计代价是多少，通过Ｈｅｌｌｏ消息，节点Ｎ可以知道他的所有邻居节点的估计代价，那么Ｎ就选择一个到达目的区域代价最小节点作为下一跳。并且更新目前的路由代价，更新方式为：初始的Ｎ到Ｒ的估计代价为：Ｃ（Ｎ，Ｒ）＝ａｄ（Ｎ，Ｒ）＋（１－ａ）ｅ（Ｎ）当Ｎ选择Ｎｉ为下一跳节点时，Ｎ到Ｒ的实际代价更新：Ｈ（Ｎ，Ｒ）＝ｈ（Ｎ，Ｎ）＋ｃ（Ｎ，Ｒ）逐渐的随着每次贪婪转发就更新价值，那么在目标区域时，就已经获得了完整的实际代价值。在转发的路途中，可能会出现一下两种情况：Ｉ．每次转发都可以找到距离目标区域代价最小的节点；２．转发过程中遇到了节点Ｎ发现自己的邻居节点的开销都比自己的还要大。第二种情况就是我们所说的路由空洞问题。（２）查询消息在事件区域内传播事件区域事先被分为若干子区域，当事件区域的最外围节点收

面向无线传感器网络的能量感知路由算法研究

面向无线传感器网络的能量感知路由算法研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）由大量的分布式传感器节点组成，这些节点能够自主感知、采集信息并将其传输到其他节点或基站进行处理。

然而，节点的能源限制是WSNs面临的主要挑战之一。

为了延长网络的生命周期，降低能源消耗是至关重要的，因此研究面向无线传感器网络的能量感知路由算法显得非常重要和紧迫。

能量感知（Energy Awareness）路由算法是一种将能源消耗作为重要指标的路由选择算法。

它在选择传输路径时考虑节点的剩余能量、节点间的通信质量以及距离等因素，以降低网络的能耗。

下面将讨论面向无线传感器网络的能量感知路由算法的一些关键研究内容。

1. 能量感知路由算法的需求和目标能量感知路由算法的需求和目标主要包括以下几个方面：1.1 能源均衡性（Energy Balance）：在整个网络中实现节点能量的均衡消耗，避免部分节点能量过早耗尽而导致网络中断。

1.2 路径稳定性（Path Stability）：选择稳定的传输路径，减少路径的变动，降低由于路径切换引起的能耗。

1.3 距离优化（Distance Optimization）：根据节点之间的距离选择最短路径，减少能量消耗和传输延迟。

1.4 覆盖率（Coverage）：根据节点的覆盖范围选择传输路径，以保证网络的全面覆盖。

2. 能量感知路由算法的研究内容2.1 距离感知路由算法距离感知路由算法根据节点之间的距离选择最短路径，以减少能量消耗和传输延迟。

常用的距离感知路由算法包括基于最短路径树（Shortest Path Tree，SPT）的算法和基于距离向量（Distance Vector）的算法。

这些算法通过计算节点之间的距离来选择最佳传输路径，从而降低能耗。

2.2 能量均衡路由算法能量均衡路由算法旨在实现网络中节点能量的均衡消耗，避免部分节点能量过早耗尽而导致网络中断。

无线传感器网络中的能量感知路由算法性能评估

无线传感器网络中的能量感知路由算法性能评估能量感知路由算法在无线传感器网络中扮演着重要的角色。

它能有效地利用节点能量，延长网络寿命。

本文将对无线传感器网络中的能量感知路由算法进行性能评估，并探讨其优缺点以及未来发展方向。

一、引言随着物联网的快速发展，无线传感器网络在各个领域得到广泛应用。

然而，无线传感器节点的能量有限，如何利用有限的能量最大化网络寿命成为了研究的热点问题。

能量感知路由算法通过感知节点的能量情况，合理地进行数据传输和路由选择，能够有效地延长网络的寿命。

因此，对能量感知路由算法的性能评估具有重要的意义。

二、能量感知路由算法的基本原理1. 能量感知路由算法的定义和作用能量感知路由算法是一种基于节点能量信息的路由选择算法。

它通过感知节点的能量水平来决定数据传输的路径，从而实现能量的均衡消耗，延长整个网络的寿命。

2. 能量感知路由算法的分类能量感知路由算法主要可以分为集中式和分布式两种方式。

集中式算法由基站或中心节点负责路由决策，而分布式算法则由每个节点根据自身能量情况进行路由选择。

3. 能量感知路由算法的优缺点优点：（1）能够有效延长网络的寿命，减少节点能量的不均衡消耗。

（2）降低了网络中的能量消耗和时延，提高了网络的可靠性和稳定性。

（3）适应各种复杂环境下的能量管理需求。

缺点：（1）算法复杂度较高，需要大量计算和通信开销。

（2）部分算法对网络负载和节点分布情况较为敏感。

（3）在网络规模变大时，可能会产生大量的控制开销。

三、能量感知路由算法的性能评估方法1. 网络寿命评估指标网络寿命是评估能量感知路由算法性能的重要指标之一。

常用的网络寿命评估方法包括理论分析方法、仿真方法和实际部署测试方法。

2. 能量均衡评估指标能量均衡是评估能量感知路由算法性能的另一个重要指标。

常用的能量均衡评估方法包括能量标准差、能量熵和能量平衡系数等。

3. 数据传输延时评估指标数据传输延时是评估能量感知路由算法性能的关键指标之一。

无线传感器网络中的能量有效路由算法设计

无线传感器网络中的能量有效路由算法设计无线传感器网络是一种由大量分布在广域环境中的小型无线传感器节点组成的自组织网络。

这些节点可以感知环境中的各种物理量，并通过无线通信将所感知的数据传送到网络中的其他节点或基站。

由于传感器节点通常由电池供电，能量管理成为无线传感器网络中的一个关键问题。

为了延长网络的生命周期和提高网络的性能，研究者们提出了许多能量有效的路由算法。

能量有效路由算法的设计在无线传感器网络中具有重要意义。

它旨在解决节点能量不平衡和能耗不均衡的问题，以延长整个网络的生命周期。

以下是在设计能量有效路由算法时应考虑的关键方面：1. 路由选择策略：在能量有效路由算法中，选择合适的路由路径非常重要。

传统的路由算法通常选择最短路径，但这会导致一些节点能耗过快。

新的能量有效路由算法尝试通过考虑节点能量消耗情况来选择路由路径，以平衡节点能耗，使网络能够更加均衡地利用能量资源。

2. 能量感知和估计：能量感知和估计是能量有效路由算法的关键环节。

传感器节点需要感知其自身的能量消耗情况，并估计其余生命周期。

这些信息对路由选择、能量平衡和网络拓扑维护等任务具有重要意义。

3. 节能机制：在能量有效路由算法中，需要引入一些节能机制来减少节点的能耗。

例如，通过数据聚合和压缩，将相似的数据合并并以更少的能量进行传输。

还可以利用节点之间的空间和时间冗余来降低能耗。

采用这些节能机制可以有效减少节点的能耗，延长网络的生命周期。

4. 网络拓扑维护：由于无线传感器网络中的节点数量庞大，节点的位置会发生变化，因此需要进行网络拓扑的维护。

节点位置的变化会影响能量有效路由算法的性能。

因此，设计一个能够自适应地维护和更新网络拓扑的算法非常重要。

5. 跨层设计：传统的网络设计通常是在各个网络层独立进行的。

而在能量有效路由算法中，考虑不同层之间的相互影响非常重要。

因此，跨层设计可以优化能量有效路由算法的性能。

通过在不同层之间传递信息和协调操作，可以实现更好的能量利用和网络性能。

能量收集技术在无线传感器网络中的应用

能量收集技术在无线传感器网络中的应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由多个无线传感器节点组成的网络系统。

这些节点可以感知环境并采集数据，然后将数据传输到集中处理中心。

WSN的应用极其广泛，包括环境监测、智能家居、安防监控等，但是由于无线传感器的供电限制，如何提高能源效率一直是WSN技术发展的瓶颈。

能量收集技术是一种能够从环境中捕获能量，并将其转换为电能的技术。

在WSN中，能量收集技术能够大大延长无线传感器的电池寿命，提高能源利用效率，为WSN的实际应用提供了保障。

1. 光能收集技术光能收集技术是通过太阳能电池板（Solar Cell）将光能转换为电能。

太阳能电池板是常用的能量收集器，它采用光伏效应，将太阳光转化为电能。

太阳能电池板的输出电能随着光照强度的变化而变化，因此能量收集效果受到环境的影响比较大。

太阳能电池板仅在白天有输出能量，在阴雨天或晚上则无法产生输出能量。

2. 热能收集技术热电转换是将温度差转化为电能的技术。

热电元件由P型半导体和N型半导体构成，通过热电效应产生电能。

因此，在热点和冷点温差较大时，可以采用热电元件将热能转换为电能。

例如，在火车轮轴上安装热电元件，当火车行驶时，轮轴的高温和环境的低温产生的温差就可以被利用，将其转换为电能来供给WSN节点。

3. 振动收集技术振动收集技术是通过振动能量转化为电能的技术。

采用振动收集器可以将机械运动能量转化为电能，从而为WSN节点供电。

例如，将振动收集器装置在机械结构上，如汽车的悬挂系统、风力发电机的风叶等，通过机械震动产生能量。

4. 无线能量收集技术无线能量收集技术是将收集器传输的无线信号作为能源的技术。

该技术利用收集器从无线信号中提取微小能量，并将其转换为电能。

普通的无线电波（如WiFi、蓝牙、ZigBee信号）都可以作为能源，某些收集器的能量收集效果高达80%以上。

总体来说，能量收集技术能够为WSN实现长时间、稳定、可靠的供电，并解决传统WSN设备的能量不足问题。

基于能量感知的无线传感器网络层次型路由协议

Ｋｅｒｓｗｉｌｓｅｓｒｅｏｋｅｅｇ－ｗａｅｒｕｉｇｐｏｏｏ；ｅｅｇ－ｆｃｅ；ｃｍｍｕｉａｉｎｙｗｏｄ：ｒｅｓｓｎｏｔｒ；ｎｒｙａｒ；ｏｔｒｔｃｌｎｒｙｅｉｎｅｎｗｎｉｔｏｎｃｔｏ
ＫＮＧ．ｅＺＨＡＯｉＡＹｉｍｉ。ＬｅＨＵｉｎ。ＨＵＡＮＧｉ。Ｊａｇ，Ｊｎ
（．Ｓｆａｅｃｏｌｅｉｎｖｒｉｆｒｎｕｉｄｓｏａｔｓｅｉ００７ｈｎ；１ｏｗｒＳｈｏ，ＢｉｎＵｉｅｓｙｏｏａｔｓｎｔｎｕｉ，Ｂｉｎ１０３，ＣｉｔｊｇｔＡｅｃａＡｒｃｊｇａ２ＢｉｎｓｔｔｏｏｕｅＴｃｎｌｇｄｐｌｍｏ，Ｂｉｎ００９ｈａ．ｅｉｇｎｔｕｅｆｍｐｔｅｈｏｏｙａｐｉｉｊＩｉＣｒｎＡｃｎｅｉｇ１０８，Ｃｉ）ｊｎ
所有节点数据的汇聚节点。汇聚节点的数据逐层转发和聚合，最后传送到剩余能量较大的一个汇聚节点一一超节点，由其将
数据发送到基站。汇聚节点变迁、节点变迁机制用于均衡节点能量消耗，长网络生命周期。ＮＳ超延２仿真结果表明，协议该可以有效节省能量，长网络生存时间。延关键词：线传感器网络；能量感知；路由协议；节能；通信无
中图法分类号：Ｐ９Ｔ３３
文献标识码：Ａ
文章编号：０００４２１１．４— １０．２（０１２９７５７）３０

无线传感器网络中能量感知路由协议研究

无线传感器网络中能量感知路由协议研究无线传感器网络是由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的自组织、多跳的网络系统。

传感器节点具有感知环境的能力，并能将采集到的数据通过网络传输到基站或其他目标节点。

然而，传感器节点的能量是有限的，且无法充电，因此能量管理成为无线传感器网络中的重要研究内容之一。

能量感知路由协议在无线传感器网络中起到了关键作用，通过优化路由路径以降低网络能量消耗，从而延长整个网络的生命周期。

能量感知路由协议的研究旨在解决传感器网络中能量消耗不均衡的问题，提高网络的能量利用率。

其主要目标是通过合理选择传感器节点之间的路由路径，使得网络中各个节点的能量消耗相对均衡，延长网络的寿命。

以下将介绍几种常见的能量感知路由协议。

1. 能量感知最小路径算法（EEMRP）：该算法考虑到节点能量消耗不平衡的问题，根据每个节点消耗的能量大小，选择能量最低的路径作为传感器节点间的通信路径。

通过动态更新每个节点的剩余能量信息，能够有效降低网络的能量消耗。

然而，该算法没有考虑节点之间的传输距离和链路质量等因素，可能导致部分节点能量消耗过快。

2. 能量感知最大剩余能量路径算法（E-resent）：该算法基于节点的剩余能量来选择通信路径，选择节点剩余能量最高的路径进行数据传输。

通过权衡路径的剩余能量和路径长度，能够有效降低网络的能量消耗。

但该算法没有考虑节点之间的链路质量，因此可能选择了高能量剩余路径，但链路质量较差，导致数据传输失败。

3. 能量感知双约束最小剩余能量路径算法（ERLC）：该算法综合考虑节点能量和链路质量，通过设定能量和链路质量的约束条件，选择能够同时满足两个条件的路径进行数据传输。

该算法能够实现能量消耗的均衡，并保证传输的稳定性。

但是，该算法需要计算节点之间的信号强度来评估链路质量，增加了计算复杂度。

4. 能量感知拓扑调整和重构路由协议（ETRR）：该协议通过根据节点的剩余能量水平来调整和重构网络拓扑结构，使得能量消耗在整个网络中更加均衡。

无线传感器网络路由协议的研究毕业论文

Keywords：wireless sensor network,energy sensor routingprotocol,
energy multiplex paths routing theory
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。
1.1
近年来，微处理器和无线通信技术的不断进步产生了能够进行局部信息处理和无线通信的分布式设备，这种体积小、价格低廉且低能耗的节点被称作传感器节点。每个传感器节点仅能进行有限的信息处理，但是大量节点相互协作就可以详细观测一个给定的物理环境。大量这样的传感器节点通过无线通信技术自组织构成了无线传感器网络。无线媒介可以是红外设备或者无线电等。与传统的网络不同，无线传感器网络是依靠密集的散布以与相互协作来完成它们的任务。
1.低能耗。低能耗的要求基于两种原因:一是由于传感器节点的体积小，因此能量供给有限;二是由于传感器网络的工作环境往往难以更新电池或因更新代价大而不可操作。节点的能耗大小对无线传感器网络的生存时间具有重大影响，是其核心优化目标之一。
2.可扩展。由于传感器节点可能非常多，因而要求其应用的各项技术能有效用于大规模网络。
无线传感器网络是从传感器网络开始的，传感器网络经历了如图1-1所示的发展历程。第一代传感器网络出现在20世纪70年代。使用具备简单信息信号获取能力的传统传感器，采用点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络；第二代传感器网络，具备获取多种信息信号的综合能力，采用串，并接口(如Rs-232、RS-485)和传感控制器相联，构成有综合多种信息的传感器网络；第三代传感器网络出现在20世纪90年代后期和本世纪初，用具备智能获取多种信息信号的传感器，采用现场总线连接传感控制器，构成局域网络，成为智能化传感器网络；第四代传感器网络正在研究研发，现在成形并大量投入使用的产品还没有出现．用大量的具备多功能多信息信号获取能力的传感器，采用自组织无线接入网络，和传感器网络控制器连接，构成无线传感器网络。本文所介绍的无线传感器网络就是指第四代传感器网络。