低功耗无线传感器网络路由协议比较
无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点周围地点的特定信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等），然后经过嵌入式芯片对于这些数据的鉴别、处理，通过无线网络将这些信息汇总处理，并发送给需要的人。无线传感器网络在公共安全、环境监测、智能家居、工业生产等领域都有着非常广阔的发展前景。
在无线传感器网络中，会有大量的传感器组成网络，这些传感器将具有节点和路由的功能,传感器之间通过无线通信协议进行数据传输，同时网络内还有一定数量的网关节点，这些网关节点通常会得到能量补充，但是无线传感器本身由于数量众多，常常通过自身电池维持，由于受到体积和成本等因素的制约，电池的容量有限，所以如何降低功耗就成为了提高无线传感器网实用性，增加效率的重要因素。根据研究数据表明，目前无线传输的发送和接收功率占用了无线传感器将近80%的能耗，如果能降低无线传输中所需要的功耗，将会大大降低整体功耗。
此次研究的主要以新一代的低功率和超低功率无线协议为主，其中有6LowPAN、Ipv6、RIME和μIP这些较为领先的无线协议。本文将对以上几种协议进行概述以及初步的比较。
一、6LowPAN
1. 6LowPAN概述
6LowPAN是基于IEEE 802.15.4实现IPv6通信的草案标准，6LowPAN因为其具有低功率运行的潜力，所以可以用于嵌入式设备中，同时，因为它内置支持AES-128加密，也为它强健的认证和安全性打下了基础。IEEE 802.15.4标准利用运行在2.4GHZ频带上的无线收发器传送数据，和WIFI使用的频带相同，但是功率却只有WIFI的1%，但是由于其低功耗的特性使得它的传输距离受到了限制。通常采用多台设备接力逐跳传送信息来延长传距离或绕开障碍物。
6LowPAN技术的底层是采用IEEE802.15.4规定的PHY层和MAC层，在网络层采用的是IPv6协议。为了实现MAC层和网络层的无缝连接，6LowPAN在MAC层和网络层之间增加了一个网络适配层，用来完成包头压缩、片头与重组以及网状路由转发等工作。图为6LowPAN协议栈的参考模型。
…………………Ｍ Ⅳ０Ｌ洲唧 ＵＮ １０Ｎｓ
一种基于冗余度的无线传感器
网络节能策略＊
郭海生中兴通讯股份有限公司南京研究所工程师 李龙江电子科技大学通信与信息工程学院副教授
摘要：在无线传感器网络中，传感节点由于采用电 池供电，因此寿命有限。如何有效节省传感器节点 的能量，延长网络的使用寿命，一直是广泛研究的 焦点。文章提出一种适用于高冗余度布置的无线 传感器网络结构中，节省传感器节点能量消耗的 方法 接续调度法。该方法通过协调点对小区域 内节点的调度，使区域内节点依次分时段工作。通 过这种接续调度，避免了节点问的冲突和串扰，达 到延长整体网络寿命的效果。 关键词：无线传感器网络，冗余部署，节能。接续调 度
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮｓ），ｔｈｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｏｆ ａ ｓｅｎｓｏｒ ｎｏｄｅ ｉｓ ｕｓｕａｌｌｙ ｌｉｍｉｔｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｂａｔｔｅｒｙ ｐｏｗｅｒ．Ｈｏｗ ｔＯ ｓａｖｅ ｔｈｅ￣ｎｓｏｒ ｎｏｄｅ ｅｎｅｒ－ ｇＹ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ｐｒｏｌｏｎｇ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄｆｏｒ ａｌｏｎｇｔｉｍｅ．－Ｉ１ｌｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｆｏ－ ｐＯｆｌｅＳ ａ ｎｏｖｅｌ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ，ｎａｍｅｄ ａｌｔｅｒ－ ｎａｔｅｌｙ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｍｅ￣ｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ＷＳＮｓ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ ｉｎ ａ ｈｉｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ￣ｎｓｏｒ ｎｏｄｅｓ． ．Ｉ１豫ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｃｈｅｍｅ ｓｃｈｅｄｕｌｅｓ ｓｃｎｇｏｒ ｎｏｄｅｓ ｉｎｓｉｄｅ ａ ｓｍａｌｌ ａｒｅａ ｔｏ ｗｏｒｋ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ ｉｎ ｏｒ－ ｄｅｒ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｏｆ ｗｈｏｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃａＪｌ ｂｅ ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ ｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｆｌｉｃｔ ａｎｄ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｎｏｄｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＷＳＮｓ，ｒｅｄｕｎｄａｎｔ ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ，ｅｎｅｒｇｙ ￣ｖｉｎｇ，ａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ 随着物联网技术的不断发展，无线传感器网络目 前已经有了越来越广泛的应用。传感节点由于其体积 小、成本低，为构建大规模传感网络提供了可靠保障。 为了适应各种复杂的应用环境，传：感节点通常采用电 池供电，并且使用过程中无法更换电池。这就需要节 点的工作寿命越长越好。无线传感网的寿命也取决于 普通节点的寿命。在实际无线传感器网络应用中，为 了保证感知区域的完全覆盖，在该区域内往往布置具 有一定冗余度的节点，以避免感知盲区和空洞存在。 这些冗余节点如果同时工作，则它们传递的是该区域 相同的信息，因此带来信息上的冗余。虽然这种冗余 信息可以通过数据融合等方法处理，但对于传感节点 来说，重复地发送冗余信息会大量消耗自身能量，导 致过早死亡。 本文从利用网络冗余特性的角度出发，提出的接 续调度的节能策略。该策略的主要思想就是通过一定 的调度算法，使冗余节点之间依次分时段工作，以减 少不必要的能量消耗，达到延长网络寿命的目的。
２０１２年６月 第３３卷第６期 计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ Ｊｕｎ．２０１２ Ｖ０１．３３ Ｎｏ．６
无线传感器网络节点移动路径优化方法
刘香爱 。，冯烟利
（１．山东师范大学信息科学与工程学院，山东济南２５００１４；
２．山东工商学院计算机科学与技术学院，山东烟台２６４００５）
摘要：为解决移动传感器修复网络覆盖空洞时最优级联移动路径的选择问题，综合考虑中间级联节点的个数和能量，提
出了选择级联移动路径的优化方法。该方法通过计算中间级联节点的能量可用率，进一步得出各路径的能量可用率和决定
性能量，从多目标优化的角度来选择最优的级联移动路径，有效均衡了各移动传感器的能耗，充分利用了整个网络的能
量，从而延长了网络的生存时间。仿真结果表明，该优化方法比标准的级联移动方法有更高的网络能量使用效率。
关键词：无线传感器网络；移动传感器；级联移动；移动路径；能量消耗
中图法分类号：ＴＰ３９３ 文献标识号：Ａ 文章编号：１０００—７０２４（２０１２）０６—２１３７—０４
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｎｏｄｅｓ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐａｔｈ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ
ＬＩＵ Ｘｉａｎｇ－ａｉ ．－．ＦＥＮＧ Ｙａｎ—ｌｉ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ ２５００１４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃａｓｃａｄｅｄ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｐａｔｈ ｗｈｅｎ ｍｏｂｉｌｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｐａｉｒ ｃｏｖｅ－
第３Ｏ卷第ｌＯ期 计算机仿真 ２０１３年１０月
文章编号：１００６—９３４８（２０１３）１０—０３２５—０４
能量优化的无线传感器网络节点路由算法研究
赵金铃 ，马昕桐
（１．山东理工大学计算机科学与技术学院，山东淄博２５５０４９； ２．哈尔滨工业大学，山东威海２６４２０９）
摘要：在网络节点能量优化的研究中，由于网络节点传输不均衡，造成网络能量的利用率降低。为了解决无线传感器网络能 量利用率问题，提出了一种迭代优化能量的无线传感器网络节点路由算法。首先针对网络系统的节点能耗问题，采用簇内 节点最优能耗迭代优化的解空间寻优方法；然后利用粒子群进化算法对簇头节点的最优能耗路径进行映射，将粒子依据粒 距进行聚类，对粒子进行权值映射，并依据粒子聚类度和信息熵对权值进行修正，再依据粒子的适应度值对粒子的局部极值 和全局极值进行更新；最后对粒子的位置和速度进行迭代更新，输出全局最优解作为簇节点的下一级跳节点。仿真结果表
明，改进算法具有较好的能量优化能力，降低了节点能耗，延长了网络的生命周期。 关键词：无线传感器网络；能耗优化；分簇；粒子群 中图分类号：Ｕ４９１．１ 文献标识码：Ｂ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｏｄｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ＺＨＡＯ Ｊｉｎ—ｌｉｎｇ ．ＭＡ Ｘｉｎ—ｔｏｎｇ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｚｉｂｏ Ｓｈａｎｇｄｏｎｇ ２５５０４９，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｅｉｈａｉ．Ｓｈａｎｇｄｏｎｇ ２６４２０９，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ，ｔｈｅ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅ ｃａｕ ｃａｕｓｅ
