27、无线传感器网络能耗管理的智能路由策略

无线传感器网络能耗管理的智能路由策略

在无线传感器网络（WSN）中，传感器的能量限制是一个主要问题，它直接影响传感器的工作时间、网络性能和寿命。通信消耗的能量远多于处理或传感，因此研究人员提出了多种方法来管理能耗，延长网络寿命。下面将详细介绍这些能耗管理方法。

1. 能耗管理的主要问题与挑战

在WSN中，节点死亡、传感器移动、新节点加入或节点占空比变化等因素会导致网络拓扑改变，进而影响网络性能和寿命。同时，传感器能量受限，通信能耗大，这些问题促使研究人员关注WSN的能量效率、延长寿命和能量平衡，以克服功率限制和网络访问困难。

2. 能耗管理的方法与技术

能耗管理的方法和技术可分为以下几个子方法：

2.1 智能路由协议

设计和开发WSN的路由协议是一个关键且复杂的过程，原因包括传感器能量限制、传感器移动性以及源与目的地之间的长距离多跳路由。同时，缺乏集中式通信和使用点对点通信增加了路由协议的重要性，以防止节点通信时的拥塞。近年来，智能路由协议开始利用人工智能算法，如蚁群优化（ACO）、神经网络（NNs）、模糊逻辑（FL）和遗传算法（GA）来寻找最佳路径。这些算法通过智能行为提供适应性，以适应WSN拓扑、能量问题和环境复杂性的变化。路由协议可根据WSN架构分为以下两类：

2.1.1 分层协议

分层协议将网络划分为多个簇，每个簇包含多个传感器。簇内传感器将数据发送到簇头（CH），CH收集数据后通过单跳或多跳通信将数据发送到汇聚节点。不同的技术用于簇的形成、簇头选举和定期更换簇头。分层协议的优点是平衡网络能耗，防止靠近汇聚节点的节点死亡导致的覆盖漏洞。以下是一些具体的分层协议：