一種提高無線傳感器網絡魯棒性的方法

賈斌

【摘要】 傳感器網絡節點是能量受限的節點，節點的能耗以及路由選擇是影響傳感器網絡魯棒性的重要因素之一。本文提出一種基于能耗預測來確定路由選擇的方法，使得剩余能量較低、預測的傳輸能力較差的節點避開路由傳輸，避免傳輸失敗引起的網絡癱瘓，增強無線傳感器網絡的魯棒性。

【關鍵詞】 無線傳感器 節點 能量 魯棒性 預測

一、引言

能量均衡是是延遲無線傳感器網絡生命周期，增強傳感器網絡魯棒性的常用方法，文獻[1]提出了一種能量均衡的無線傳感器網絡生命周期延長策略，通過建模、應用能量均衡協議，使得節點能量分布變得更加均勻，延長節點能量消耗時間。

文獻[2]提出了一種延長實時無線傳感器網絡生命周期的能量平衡路由，使得接收器節點最終得到的數據傳輸路徑可滿足路由實時性要求，同時保持網絡的全局能量平衡。文獻[3]通過延長節點生命周期、以及通過節點功率控制、層次型拓撲控制來延長網絡生命周期，從而達到無線傳感器網絡生命周期最大化。文獻[4]中對簇頭節點和成員節點的能量消耗進行了數學建模，并且分析了網絡的生命周期與檢測區域參數之間的關系，進一步導出網絡生命周期與簇頭能量配置的關系。

上述文獻均沒有涉及如何根據傳感器節點的剩余能量預測該節點在下一周期的傳輸能力，本文提出一種提高無線傳感器網絡魯棒性的方法，可避免剩余能量較低，傳輸能力較差的節點被選擇為路由節點，避免傳輸失敗引起的網絡癱瘓，增強無線傳感器網絡的魯棒性。

二、節點傳輸能力預測與路由選擇

2.1節點流量統計預測

假設某個中間節點已完成了K次傳輸，即經過了K個傳輸周期，該節點計算發送單位數據流量所消耗的能量et，接收單位數據流量所消耗的能量為er。

如果Enext ， consume≤Eremain <2Enext ， consume，則表示該中間節點有能力完成下一周期的傳輸任務，但可能不能完成下一周期后的再次傳輸。

如果Eremain

2.3節點傳輸能力通告

中間節點將自身的傳輸能力信息通告給自己的鄰居節點，在通告信息中表明自身是否可能完成下一次的傳輸任務，這樣，其他節點在接收到該中間節點的通告消息后，根據該節點通告的能力信息，可確定是否需要選擇該中間節點作為下一跳的路由節點，可避免該中間節點被選擇為路由節點但卻不能完成傳輸任務而導致網絡癱瘓，從而延長了網絡的生命周期。

三、小結

本文提出了一種無線傳感器網絡中根據預測的節點能量來評估節點下一周期的傳輸能力，并將傳輸能力通告給其周圍的鄰居節點，以避免選擇能量較低、傳輸能力較差的節點作為路由節點而導致傳輸任務失敗、引用網絡癱瘓，從而增強了無線傳感器網絡的魯棒性。

參 考 文 獻

[1]陳陽，雍岐山，陸思錫，向東.基于能量均衡的無線傳感器網絡生命周期延長策略[J].后勤工程學院學報，2013，29（4）：86-90.

[2]趙保華，李培龍，高存皓，周顥.延長實時無線傳感器網絡生命周期的能量平衡路由[J].西安交通大學學報，2007，41（10）：1137-1141.

[3] 唐淑蘭.無線傳感器網絡生命周期最大化研究[J].信息技術與標準化，2009，（7）：50-52.

[4]張瑞華，賈智平，袁東風.異構無線傳感器網絡的生命周期[J].吉林大學學報，2008，38（5）：1136-1140.