WRSNS的剩余能量及能量调度模型研究

作     者：王风茹 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林志贵;肖步文

授予年度：2017年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：无线可充电传感器网络(WRSNs) 剩余能量模型 充电调度 Leach路由算法 

摘      要：磁耦合无线充电技术与无线传感器网络技术结合诞生无线可充电传感器网络（WRSNs）,为解决无线传感器网络中节点能量问题提供新的途径。在采用一对一充电方式的无线可充电传感器网络中,对于大量待充电节点,如何选择充电节点,直接关系到网络节点数据传输的可靠性和网络的稳健性。本文针对一对一充电方式的无线可充电传感器网络特点,从网络路由协议、节点能量消耗方面入手,研究节点的剩余能量模型以及网络节点的充电次序调度策略,具体研究工作如下:将Leach路由算法移植到WRSNs中,针对Leach算法未考虑剩余能量和与Sink节点间的距离,提出一种改进的Leach算法（LeachED）。该算法考虑传感器节点的剩余能量,以及传感器节点到Sink节点间的距离,优化通信方式和簇头节点选取阈值。从网络存活节点数、数据吞吐量以及网络节点的能量消耗三个方面仿真分析和比较。仿真结果表明,与Leach算法比较,LeachED算法更能均衡网络节点的能耗。考虑到节点在网络中承担功能不同其消耗能量也不同,本文将WRSNs网络节点分为普通传感器节点、簇头节点以及中继簇头节点三种类型,理论分析其能量消耗,构建时不变剩余能量模型。基于构建的剩余能量模型进行仿真分析结果表明,不同类型的节点的能耗也不同,为构建节点的充电次序调度模型提供依据。基于LeachED算法的WRSNs网络中,依托剩余能量模型,结合磁耦合无线传能特点,提出了充电格概念,并构建节点的充电次序调度模型。通过分析充电格和节点的重要级别来决定SenCar节点的移动充电次序,从网络中节点的存活数和路由鲁棒性验证了 GSCC策略的有效性。