可充电无线传感器网络(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks,EH-WSNs)是由大量的可充电节点组成的,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。EH-WSNs可以动态地从外界获取能量,因此它解除了有限电池能量的限制,网络性能较好,适用范围较广。机会路由协议充分利用了无线信道的广播性和时变性,通过选择转发集进行机会性的数据包转发,可以有效降低网络中的时延和丢包率。本文主要研究EH-WSNs中的机会路由协议。在EH-WSNs中,为了利用从外界获取的能量,节点可以自主地调节占空比或传输功率,适当地增加醒来的时间或提高相关链路质量,以求在数据包传输时能降低时延,提高成功率。然而,为了适应这种网络特点,机会路由协议需要进行一些调整:在转发集选择环节,机会路由协议需要考虑到邻居节点工作状态的变化,动态地更新转发集中的成员和优先级。在能量管理环节,机会路由协议需要合理地利用能量,准确地调节节点占空比或传输功率。本文设计出两种EH-WSNs中新型的机会路由协议,分别适用于动态节点占空比和动态节点传输功率的场景:(1)本文设计了一种动态节点占空比场景下的机会路由协议(Opportunistic Routing in EH-WSNs with Dynamic Duty Cycle,ORDDC)。在本场景中,为了合理地利用从外界获取的能量,每个节点都可以自主地调节占空比。因此,对发送节点来说,处于醒来状态的邻居节点的成员及数量可能随时变化,并且很难通过计算得知其规律。ORDDC可以帮助发送节点通过信息交互的方式获取邻居节点的占空比信息,并且动态地更新转发集中的成员和优先级,保证参与转发的节点都处于醒来状态,降低了时延和丢包率。同时,ORDDC在调节节点的占空比时,综合考虑了当前的能量状态和未来的趋势,能平衡节点能量的获取与消耗。仿真结果表明,ORDDC可以有效地降低时延,提高传输成功率。(2)本文设计了一种动态节点传输功率场景下的机会路由协议(Opportunistic Routing in EH-WSNs with Dynamic Transmission Power,ORDTP)。在本场景中,为了合理地利用从外界获取的能量,每个节点都可以自主地调节传输功率,而传输功率会影响相关的链路质量,进而影响传输代价。因此,对发送节点来说,选择相同节点作为下一跳的传输代价可能随时变化,并且很难计算出其规律。ORDTP可以帮助发送节点在及时收集邻居节点的信息,准确估算传输代价,动态地更新转发集中的成员和优先级。在进行数据包转发策略设计时,ORDTP还考虑到了转发集中成员数量可能过多或过少的问题,稳定了实际参与转发的节点数量,并优先选择传输代价小的节点进行数据包转发。同时,ORDTP综合考虑了节点能量的当前状态和未来趋势,可以更准确地调节传输功率。仿真结果表明,ORDTP可以有效地降低时延,提高传输成功率,降低数据包冗余率。两种协议在设计上的共性如下所示:两种协议都可以高效地利用节点从外界获取的能量,动态地调节节点的工作状态(如:占空比和传输功率)。两种协议都可以动态地更新每个发送节点中转发集的成员和优先级。两种协议都采用相似的传输模型和信息交互机制。两种协议在设计上的差异如下所示:两种协议可以调节的节点参数不同(一种是占空比,一种是传输功率),相应的调节策略也不同。两种协议转发集的选择策略不同,相应度量标准也不同。两种协议采用的数据包转发策略不同,适用场景也不同。