具有能量补给的无线传感器网络能量感知路由算法

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1、具有能量补给的无线传感器网络能量感知路由算法马颖1，祁浩2，樊维涛3（1.西安工业大学电子信息工程学院，西安710032；2.中国人民解放军94175部队;3.中国人民解放军93929部队)摘要：为适应新能源条件下的无线传感器网络的能量补给特点，根据节点自身能量起伏变化和能量补给的速率等特点，提出了一种考虑到能量补给因素的无线传感器网络能量感知路由算法—PHEA。PHEA将传感器节点从周围环境中获取能量的因素考虑进路由算法中，并使用信息融合D-S证据理论算法来选择下一跳节点，使得能量消耗能够平均分配到整个网络中。仿真结果表明，改进的

2、算法考虑了能量补给因素的条件下改善了无线传感器网络中的能量消耗的均衡特性，延长了网络的生命周期，与经典能量感知路由算法EA相比，PHEA的性能高约50%左右。关键词：无线传感器网络，能量补给，路由算法，能量感知中图号：TP301.6文献标志码：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．引言无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)是由部署在检测区域内大量的廉价的微型传感器节点组成、通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察

6、者。WSN与传统的AdHoc网络有很多不同的地方：(1)节点数目庞大，WSN经常包含有成千上万个节点，数目上与自组织网络相比数目更多；(2)节点的能量十分有限，传感器节点通常是使用电池供电，其处理能力和通信能力由于受到节点能量限制，能力十分有限。新的传感器在设计的时候则会充分的考虑到潜在的可利用的能源，如太阳能、风能、热能、机械振动能、声能等；(3)受特性所限，WSN需要在提供一定服务的条件下尽可能的将单个节点的能量消耗均衡的分散到整个网络中，以提高网络的生命周期[1-4]。本文针对文献[5]提出的能量多径路由算法不能适用于具有能量

7、补给条件下的无线传感器网络，提出了具有能量补给因子的能量感知路由算法。通过仿真实验表明本文提出的算法可以适应具有能量补给功能的无线传感器网络的能量变化特点，具有能量均衡性好、网络寿命长等优点。文章分为以下几部分，首先将对能量感知路由算法存在的问题进行叙述，并简单介绍能量补给情况和D-S证据理论；然后在其基础上提出具有能量补给的能量感知路由算法；第三部分，根据传感器节点和路径的通信代价计算节点的选择概率值，并且借用D-S证据理论进行路由选择判决；第四部分通过实验数据说明改进后算法的优越性。1．问题的描述2.1传统能量多径路由算法能量多

8、径路由协议EA包括路径建立、数据传播和路由维护三个过程。路径建立过程是其协议的重点内容：每个节点需要知道到达目的节点的所有下一跳节点，并计算选择每下一跳节点传输数据的概率。概率的选择是根据节点到目标节点的通信代价来计算的。这种算法综合