摘 要：在基于无线传感器建立的物联网中，节点能耗不均会减少整个网络的生命周期。因此，文章对物联网中无线传感器节点的能量消耗进行了分析，提出了基于Dijkstra路由算法的能量均衡策略，该策略的节点间无线能量传输可以互补，并给出了如何动态选择核心节点和求解最佳能量的传输路径，以最优化使用节点的能量，从而延长了整个网络的寿命。
关键词：能耗；能量均衡；路由算法；网络生存时间
0 引 言
物联网中的传感器节点是物联网的基础单元，这些传感器节点一般都只有有限的能源，很难从外界主动获取额外的能量，节点之间对能量的消耗也存在较大差异。工作一段时间后，由于节点间的能耗不均匀，网络中核心耗能的节点容易过早死亡，从而导致整个物联网络的瘫换。因此，在电池研究比较滞后的今天，物联网中传感器节点对整体能量均匀合理的使用，已成为物联网研究中的一个关键问题。本文重点研究了基于Dijkstra路由算法的物联网节点间能耗均衡策略，以合理利用物联网络总体的有限能量，从而实现整个物联网络耗能的均衡。
1 物联网中存在能耗的分析
物联网中传感器节点的能量主要由传感元件、无线通信芯片和微型处理器消耗。2002年，Deborah Estrin在Mobicom国际会议上指出，物联网络中传感器节点1 b数据传输100 m消耗的能量，相当于处理3 000个机器指令所消耗的能量。无线传感器网络体系结构如图1所示。
从无线传感器网络体系结构可以看出，物联网络中的传感器节点承担着通信任务，并且还需转发来自周围其他节点的数据，因此可以看出，传感器节点的数据通信在整个物联网路中的能耗最大。
在传感器节点进行无线通信的过程中，发送数据、接受数据、空闲侦听以及冲突重传、串音等情况均有可能导致整个网络的能量被浪费。其中，源节点到基站路径选择的路由协议有以下两方面的使命：
（1）在物联网源节点和基站之间寻找最佳通信链路；
（2）保证将报文准确完整地传送到基站。
物联网络中的路由协议应能降低和避免选择剩余能量低的节点或重复节点作为通信链路的节点，从而使整个物联网络中的能量消耗尽量达到均衡。
GEAR路由的核心算法是一个局部最优算法，基于物联网节点的位置信息，运用在己知局部拓扑结构上，建立汇聚节点到该节点的最优路径，这样可以有效降低路由建立的耗能。但是该方法对完整的拓扑结构依赖性较强，如果拓扑结构未知，则会导致路由空白，从而降低路由效率。
美国麻省理工学院的学者设计出了无线传感器网络节点间数据通信的路由协议LEACH，该协议是首个层次型、低功耗的路由协议，改善了传统平面路由协议占用存储空间较多、路由表项过大等缺陷。但其也存在一些问题，例如在选取物联网络簇头时，忽略了节点的剩余能量，若将剩余能量低的节点作为簇头节点时，该节点会因过早达到能量最小阈值而导致节点失效，从而致使整个物联网络的生存周期大大减少。另外，LEACH协议的簇头选取策略是随机的，在能量有限的物联网络中是不可取的。
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