83、基于主动休眠和数据恢复的能量平衡无线传感器网络算法

基于主动休眠和数据恢复的能量平衡无线传感器网络算法

1. 引言

无线传感器网络（WSN）由众多小型、廉价且由电池供电的无线传感器设备组成，它们自行组织成多跳无线网络。由于大多数传感器节点的电池不可充电，因此优化网络能耗成为关键问题。

在该研究领域，LEACH算法提出了将节点划分为不同簇的重要思路，通过减少长距离数据传输和将能耗分摊到每个节点，大幅降低了能量浪费。此后，基于LEACH算法取得了许多进展。

高效的WSN路由算法主要从两方面着手：
- 最小化整个网络的能耗 ：随着硬件技术发展，数据收集和计算的能耗较低，主要问题在于降低数据传输能耗。相关研究包括：
- 引入睡眠调度，避免节点在监听状态下不接收数据时的能量浪费。
- 若数据与头节点的哈希值相同，则减少冗余数据传输。
- 利用相对信息熵衡量数据相似度，相似度超出限制则不发送数据。
- 提出基于位置响应的路由协议，减少路由过程中的能耗。
- 添加容错机制，使簇头能察觉非簇头节点故障，避免使用高能耗的时分多址方案发送数据。
- 设计新协议，减少监听时间和碰撞概率以节省能量。
- 提出节点选择算法，减少活跃节点数量以节省能量。
- 尽可能均匀地将能耗分摊到每个节点 ：存在两个方面的能量不平衡问题：
- 不同簇之间的能量不平衡，由簇的相对物理位置决定。
- 簇内不同节点之间的能量不平衡，主要是由于簇头任务繁重。相关解决思路有：
- 确定每个簇的规模，使它们的能耗相等，并寻找其他节点分担传输任务。
- 设计新的选举算法，找到最优的头