基于无线能量传输的物联网能量均衡策略研究

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在物联网大规模组网的应用中,节点一般采用容量有限的电池供电,不仅数目庞大而且电池不便替换。由于能耗不均,网络中某些节点容易过早死亡,严重降低了网络的生命周期。同时,某些造价昂贵的节点也经常由于供电原因废弃。因此如何均衡的利用网络的能量,延长单个节点和整体网络的寿命,成为物联网研究中的一个关键问题。针对物联网中传感器节点能量受限的问题,基于磁谐振耦合式无线能量传输技术,本文提出了一种基于无线能量传输的能量均衡路由算法(WPTRA),从一个新的方向来研究物联网能量均衡问题。首先,针对无线能量传输技术在传输效率和传输距离上的矛盾,提出了一种中继式无线能量传输网络,并给出了其网络结构。然后,提出了基于谐振模式的节点间能量双向传输模式,以及中继式无线能量传输网络的节点结构。然后,结合传统的物联网能量均衡策略,提出了一种基于节点能量级的簇头选取策略,保证节点能量较高的节点成为簇头节点,另外通过约束簇头竞选通告的广播半径,保证簇头节点能均匀的分布在网络的覆盖区域内。下一步,基于上文提出的中继式无线能量传输网络和基于节点能量级的簇头选取策略,提出了一种基于无线能量传输技术的能量均衡路由算法,当网络中某一节点能量低于预设的临界能量值TE_MIN时,相邻的高能量节点可以对其进行能量补充,从而实现网络的能量均衡。最后,利用MATLAB对WPTRA算法实现了仿真,然后与LEACH协议和RELCRP协议对比。
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