張雨 深圳大學(xué)

1 引言

無線傳感網(wǎng)絡(luò)是由一些可能獲取外部環(huán)境信息的小型傳感器組成，通過無線連接的方式相互傳遞信息.無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)置十分靈活可放置在人類很難到達的地方，以完成監(jiān)控、定位、測量等多種任務(wù)，可以何時何地通過對對象進行監(jiān)測并得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，再將其進行相應(yīng)的收集、分析、處理并把信息發(fā)送給信息匯聚結(jié)點，因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)有著廣泛的應(yīng)用前景。

2 能量的消耗過程

在本文中節(jié)點使用隨機模型，傳感器節(jié)點根據(jù)預(yù)定的路由路徑向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)包，此時，節(jié)點具有三種不同的狀態(tài)：傳輸（T）、偵聽（L）、睡眠（S）.在經(jīng)過休眠期之后，節(jié)點會切換到偵聽狀態(tài)，等待新的數(shù)據(jù)包的到來.當沒有檢測到新的數(shù)據(jù)包時，節(jié)點又切換到睡眠狀態(tài)，或者激活去處理檢測到的數(shù)據(jù)包。在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)處理完所有的數(shù)據(jù)包之后，該節(jié)點又自動進入休眠狀態(tài)。

假設(shè)，流量的到達過程符合密度參數(shù)為 的泊松分布.能量當?shù)竭_節(jié)點時，被儲存在容量有限的緩沖器（buffer）中，緩沖器的大小用b表示。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建依賴于諸如協(xié)議、傳輸差錯控制協(xié)議、路由協(xié)議等。這里，為了簡單起見，假定每個數(shù)據(jù)包只進行一次傳輸，若傳輸失敗，則進行丟包，每次嘗試的傳輸時間服從PH分布，用表示，所以，對于每一個數(shù)據(jù)包而言。根據(jù)描述，可以用一個馬爾科夫鏈 (CTMC)捕捉節(jié)點的操作模式，對的狀態(tài)空間， 得到轉(zhuǎn)移矩陣如下所示：

3 能量自獲取過程

4 能量的剩余過程

5 主要結(jié)論

6 數(shù)值計算

為了更好地探究在控制節(jié)點睡眠與工作時間比例后，節(jié)點能耗情況，運用MATLAB軟件進行仿真實現(xiàn)。在此，令G為目標函數(shù)，其指的是不出現(xiàn)、這兩類極端情況的最優(yōu)能耗有：

7 模型結(jié)論評估

本模型的建立基于EH-WSN節(jié)點在不同的獲取能量以及消耗能量的狀態(tài)下，通過控制節(jié)點睡眠的轉(zhuǎn)換率給出能耗最優(yōu)模型，解決在節(jié)點獲取有效信息時，耗能最小的睡眠轉(zhuǎn)換率.就使得應(yīng)用者能更好的理解和利用該模型來解決實際的能耗問題.對研究EH-WSN的相關(guān)人員做出相應(yīng)決策具有很大的實際參考價值。