TSSM算法：煤矿井下WSN的节能与网络优化

本文主要探讨了煤矿井下无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）路由算法优化问题，针对降低能耗和均衡网络开销的需求，提出了一种名为TSSM（Target-based Scalable and Stable Multihop）的高效节能算法。TSSM算法的核心思想在于分簇管理和多跳转发技术。 在TSSM算法的设计中，网络初始化阶段至关重要。首先，它通过一次性划分簇，避免了频繁的簇生成操作，从而显著减少了由于频繁计算簇信息导致的额外能量消耗。这样，每个簇内的节点在后续运行周期内保持不变，使得网络能更有效地利用现有资源，节省能源。 其次，TSSM通过循环选举簇头节点的方式，实现了网络负载的分散。簇头节点负责数据的收集和转发，这样可以防止单个节点负担过重，降低了网络整体的通信开销，进一步减少了能耗。 再者，算法采用了虚拟单元格的概念，并结合节点活动状态管理。非活跃节点被设置为休眠状态，只有当接收到数据包或特定事件时才唤醒，减少了无用功的通信。同时，活跃节点设置了软、硬工作门限，确保在低能耗下维持必要的通信功能，进一步提升了能效。 最后，TSSM采用多跳转发策略，特别是对于远离网关的节点，通过簇间的协作，将数据包传输任务分摊到多个簇头节点，这不仅降低了单个节点的能耗，还提高了网络的整体效率和稳定性。 仿真结果显示，TSSM算法在有效利用网络资源、均衡节点能源分配方面表现出色，显著延长了网络的生命周期，这对于煤矿井下这类对能源管理和网络稳定性有严格要求的环境尤其重要。因此，TSSM算法对于优化矿井无线传感器网络的路由设计，提高网络生存时间具有实际应用价值。