面向低功耗無線傳感器網絡的智能拓撲控制算法
2020年電子技術應用第11期
倪 磊，李曉鈺，張 勇
成都工業學院 網絡與通信工程學院，四川 成都610400
摘要： 降低無線傳感器節點能耗是當下拓撲算法研究的重點。通過對功率控制型算法進行研究后發現，現有算法忽略多跳中繼區域問題，從而增加節點的能耗。因此提出面向低功耗的智能拓撲控制算法，該算法通過收集各節點功耗反饋信息后形成最大鄰近節點拓撲，遍歷所有鄰近節點后選擇能量消耗最小的路徑。對網絡連通性、節點度和能量消耗等性能指標仿真分析，算法能夠消除不合理的多跳，降低每個節點的最大發射功率，維護全網絡的連通性，理論上具有一定的實際應用價值。
中圖分類號： TN915.01
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200355
中文引用格式： 倪磊，李曉鈺，張勇. 面向低功耗無線傳感器網絡的智能拓撲控制算法[J].電子技術應用，2020，46(11)：79-81，86.
英文引用格式： Ni Lei，Li Xiaoyu，Zhang Yong. Intelligent topology control in low power wireless sensor networks[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：79-81，86.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200355
中文引用格式： 倪磊，李曉鈺，張勇. 面向低功耗無線傳感器網絡的智能拓撲控制算法[J].電子技術應用，2020，46(11)：79-81，86.
英文引用格式： Ni Lei，Li Xiaoyu，Zhang Yong. Intelligent topology control in low power wireless sensor networks[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(11)：79-81，86.
Intelligent topology control in low power wireless sensor networks
Ni Lei，Li Xiaoyu，Zhang Yong
School of Network & Communication Engineering，Chengdu Technological University，Chengdu 610400，China
Abstract： Reducing the energy consumption of wireless sensor nodes is the focus of intelligent algorithm research. This paper studies the power control algorithm and finds that the existing algorithm ignores the problem of multi-hop relay area, which increases the energy consumption of nodes. Therefore, this paper proposes a low-power intelligent topology control algorithm. The algorithm collects the feedback information of each node′s power consumption, forms the topology of the largest neighboring node, traverses all neighboring nodes, and selects the path with the least energy consumption. The algorithm can eliminate unreasonable multi-hop, reduce the maximum transmission power of each node, and maintain the connectivity of the whole network. In theory, the algorithm has certain practical application value.
Key words : wireless senor network；RBTC；node degree；low power consumption
0 引言
隨著人工智能及智能制造在工業領域、軍事領域、環境監測等方面的廣泛應用，新型分布式無線傳感器由于無需接線、超低能耗、使用方便，正變得越來越廣泛。如何在滿足網絡覆蓋度和連通度的前提下，節省無線傳感器節點能量、形成高效的數據轉發拓撲結構，是拓撲控制算法研究的重點[1]。
目前提出的拓撲控制算法一般是針對網絡拓撲的某一方面進行了優化設計。文獻[2]中算法未考慮網絡負載平衡、網絡的整體能耗水平和網絡中單一節點能量狀態帶來的影響；文獻[3]最小生成樹算法(MSTP)和文獻[4]鄰近圖算法(DRNG)都忽略了多跳中繼區域問題，從而增加了節點的能耗；文獻[5]中算法易形成節點孤島，影響網絡的連通性，無法保障數據傳送的可靠性[5-6]；文獻[7]算法未考慮通信開銷和網絡的魯棒性問題。本文通過對多跳中繼區域的分析，設計一種智能拓撲控制算法RBTC(Relay-Based Topology Control Algorithm)。通過分析得出，該算法不僅能消除不合理多跳，而且降低最小路徑損耗和發射功率。
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作者信息:
倪 磊，李曉鈺，張 勇
(成都工業學院 網絡與通信工程學院，四川 成都610400)
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