基于网格拓扑的无线传感器网络低能耗路由策略.pdf

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1、2013年第32卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)45基于网格拓扑的无线传感器网络低能耗路由策略张江丰(浙江大学电气工程学院。浙江杭州310027)摘要：针对无线传感器网络的能量消耗，提出了一种新型高效的低能耗路由算法。基于网格拓扑结构，主要解决了延迟约束下的中继节点选择问题。通过将问题转化为0～1整数线性规划，可以得到最终的中继选择。所研究的算法主要应用于实时无线传感器网络系统，它能够在满足延迟约束的条件下给出低能耗的路由策略。仿真结果表明：提出的算法能有效地

2、减少无线传感器网络的能量消耗，延长网络寿命。关键词：无线传感器网络；低能耗；网格拓扑结构；路由算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)07--0045--03LowenergyconsumptionroutingstrategybasedongridtopologyforwirelesssensornetworksZHANGJiang-feng(SchoolofElectricalEngineering，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Ab

3、stract：Accordingtoenergyconsumptionofwirelesssensornetworks(WSNs)，anovellowenergyconsumptionroutingalgorithmsforWSNsisproposed．Basedongadtopologystructure，selectionproblemofrelaynodeissolved．Theproblemcanbetransformedto0～1integerlinearprogramming(ILP)andcanobtainfi

4、nalrelayselection．Thisalgorithmisappliedtoreal—timeWSNssystem，whichgiveslowenergyconsumptionroutingstrategyintheconditionofmeetingdelayconstraint．SimulationresultsshowthattheproposedalgorithmcaneffectivelyreducetheenergyconsumptionofWSNs，andextendthenetworklifetime

5、．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；lowenergyconsumption；gadtopologystructure；routingalgo—rithms0引言1问题描述无线传感器网络是由一组微型传感器节点以自组织方无线传感器网络的网格拓扑结构是一个简单的拓扑结式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络构，其结构示于图1。本文主要研究网格拓扑结构下无线覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者J。传感器网络的低能耗路由问题。如今，集成了传感器技术、无线通信技术、嵌入式

6、系统和微处理技术的无线传感器网络已经取得了快速的进展，并被广泛应用于各个领域。如何有效减少无线传感器网络的能量消耗、延长网络的生存时间一直是研究的热点与难点。无线传感器网络的能量主要消耗在节点问的通信上，选择合适的数据包传输路径，能够有效地减少通信能耗，从而延长网络的生存时间。本文主要研究无线传感器网络的网格拓扑结构，通过图1网格拓扑结构解决延迟约束下的中继节点选择问题，可以得到最优的中Fig1Gridtopologystructure继选择，以达到减少网络通信能耗、延长网络寿命的目的。不同的无线传感器网络对实时性的要求是不

7、同的。应该算法主要应用于实时无线传感器网络系统，它能够在满用于环境监测、海底探测、矿山勘察等的无线传感器网络都足延迟约束的条件下给出低能耗的路由策略。是非实时系统，这些传感器网络的地面基站并不需要实时收稿日期：2013-01-06传感器与微系统第32卷数据，同时，这些系统也能容忍较大的时间延迟。另一方常运行，接收能耗用于保证接收模块的正常运行。放大器面，监控、入侵检测、辅助导航和定位等系统却对实时性要能耗用于保证接收端的信号强度，这是由于信号在传播过求很高，高延时是无法容忍的。本文主要研究应用于实时程中有衰减，因此，需要对信

8、号进行放大以补偿传播过程中系统的无线传感器网络的低能耗路由算法。在无线传感器的衰减。如果将发送能耗表示为P接收能耗表示成P，网络中主要的延迟包含以下部分：放大器能耗表示为P。，那么，在传感器通信过程中的能耗1)载波侦听延时：发送者监听载体是否空闲的延时。为2)传输延时：带宽约束造成的延时。