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无线传感器网络(WSN:Wireless Sensor Network)是新一代的传感器网络,综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理等技术。传感器信息获取技术已经从单一化渐渐向集成化、微型化和网络化方向发展。无线传感器网络具有非常广泛的应用前景,其发展和应用将会给人类生产和生活的各个领域带来深远的影响。
无线传感器网络通过大量节点协作来实现强大的功能,单个节点功能较弱、资源有限,其能量问题是整个网络的核心问题,直接决定了传感器网络的生命周期。
本文首先介绍了无线传感器网络的一些基本概念,分析了传感器节点各个部分的能量消耗情况和相关节能方法;接着对定向扩散路由协议进行了简述,针对其周期性洪泛广播兴趣消息重新建立梯度的弊端,基于能量梯度阀值对定向扩散路由协议进行了研究和探讨,其基本思想是根据节点剩余能量调整路由,以保证网络正常运行情况下,充分利用已经建立好的梯度,减少周期性广播兴趣的次数,从而降低能量消耗,延长网络寿命;最后,详细介绍了动态能量管理原理,基于Sinha等人提出的动态能量管理策略,考虑了节点状态转换的时间响应和功率,针对唤醒节点所需的能量进行了修正。
本文在第三章通过NS2仿真工具仿真比较了原定向扩散路由协议和基于梯度能量阀值的定向扩散路由协议在无线传感器网络中的剩余能量,仿真结果表明,基于梯度能量阀值的定向扩散路由协议比原定向扩散路由协议消耗能量更少;在第四章通过Matlab仿真平台验证了在新阀值条件下的动态能量管理更加节能,进一步延长了传感器网络的生命周期。