面向体域网节能策略的研究

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针对无线体域网能量严格受限的场景,考虑从“开源”和“节流”的角度来实现无线体域网的节能,即设计可以收集能量的传感器节点和设计可以平衡网络能量消耗的路由协议。论文首先针对体域网技术中日益突出的能源不足问题,分析了国内外的研究现状,体域网能量供应的特点,常用的体域网能量供给技术、能量消耗的主要来源以及可以从哪些方面减少体域网的能量消耗,从而论证了从开源节流的角度实现体域网节能的可行性。其次结合体域网的实际应用环境,从“开源”的角度实现无线体域网的节能。结合现有的能量收集技术,首先分析了常用的能量源,从功率、体积、能量采集的效率三个方面进行考虑,结合体域网特定的应用环境,设计了一款基于太阳能的微能量收集的传感器节点。首先分析了太阳能的微能量收集器的关键技术和关键参数的设定,然后进行电路原理图的设计,并且在LTspiceIV软件下进行仿真,在Altiumdesigner软件下进行PCB电路布图,最后进行实物的焊接工作,并且给出实物电路在真实环境下的测试数据。接着,针对无线体域网中节点能量消耗的不均衡性,定义了体域网的能量不均衡性能指标,并在体域网中引入分簇路由协议,对分簇路由协议的稳定期和非稳定期的簇头选择算法分别进行改进,使得网络中的结点每轮可以以最优的选择概率成为簇头节点,最后通过仿真验证了改进的算法可以达到网络中能量均衡的目的。最后针对在体域网中引入的具有能量补充节点的特性,提出了具有能量补充特性的分簇路由协议EHRPL。根据节点的能量状态,把体域网中节点的能量分为两个状态:能量增强型和能量消耗型,依据这两种状态,体域网中的节点也被分为两类:能量增强型节点和能量消耗型节点,针对不同类型的节点设计不同类型的簇头选择阈值。仿真实验表明EHRPL协议可以更好均衡网路中的能量消耗,达到很好节能效果。
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