优化无线传感网络能量利用：同环与邻环传输策略

本文主要探讨了区域不同数据产生率对无线传感网络（Wireless Sensor Networks, WSN）中“能量空洞”问题的影响及解决方案。"能量空洞"是指在WSN中，由于节点能量消耗不均衡，某些区域的节点耗尽能量无法继续转发数据，导致数据传输中断，从而影响网络整体性能的现象。研究者针对这一问题，提出了基于环形网络模型的设计策略。 首先，文章构建了一个环形网络模型，将WSN划分为多个扇区，并假定每个扇区的数据产生率是不同的。在这个模型中，作者定义了两种传输机制：同环内传输和相邻环间传输。同环内传输是指在一个能量充足的环内的节点之间直接进行数据交换，而相邻环间传输则是在两个相邻但不属于同一环的扇区之间进行数据接力。 当一个簇区域的剩余能量低于预设的阈值时，该区域会进入节能模式，不再转发其他扇区内节点的数据分组，而是优先处理本区域内节点的数据。这种设计旨在平衡网络的能量消耗，确保能量较高的区域承担更多的数据转发任务，从而延长网络的生命周期。当需要通过这个区域转发的数据被暂停时，接收方会转向寻找同环内的其他可用节点进行转发，以维持数据的连续流动。 理论分析和仿真实验部分，通过数学模型和实际环境模拟，验证了这一策略的有效性。结果显示，该方法能够在一定程度上缓解能量空洞问题，减少无谓的能量浪费，提高网络的整体稳定性和效率。因此，对于那些数据产生率分布不均的无线传感网络，采用这种基于能量阈值和区域划分的策略是十分必要的，它有助于优化能源管理和网络寿命，对于资源受限的WSN应用具有重要的实际意义。