多基站无线传感器网络优化：跨层建模与能量补给策略

"该研究主要探讨了多基站可充电无线传感器网络的建模与优化，涉及数据路由、传感器节点的功率控制以及无线能量补给设备的工作策略。通过对无线传感器网络中传感器节点活跃度的创新性定义，该研究分析了物理层和网络层的约束条件，并结合无线能量补给设备的特殊要求，提出了一个动态的跨层优化问题，该问题被转化为线性规划问题以寻找最优解。通过实施这些最优策略，能够实现传感器节点数据路由的动态和周期性控制，以及无线能量补给设备的高效周期性工作模式，显著提高了设备的驻站时间，相比于先前的研究成果有超过100%的提升。研究关键词包括多基站可充电无线传感器网络、无线能量补给、跨层优化和传感器节点活跃度。" 在无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）中，数据路由和功率控制是两个关键问题。数据路由决定了信息如何从源头节点有效地传输到目的地，而功率控制则关乎节点的能源利用率和网络寿命。在传统WSNs中，节点通常依赖于有限的电池寿命，这限制了网络的长期运行。然而，随着无线能量补给技术的发展，如无线充电，这些问题得到了新的解决途径。 本文提出的"多基站可充电无线传感器网络"模型引入了无线能量补给设备，使得节点可以通过无线方式充电，从而延长网络的生存时间。传感器节点的活跃度概念是该研究的一个创新点，它可能涉及到节点在特定时间内的工作状态，例如，处于监听、发送或休眠模式的时间比例，这直接影响到能量消耗和数据传输效率。 跨层优化是一种综合考虑网络不同层次（如物理层、数据链路层、网络层等）的优化方法，以提高整体性能。在本文中，这一方法用于同时优化数据路由、功率控制和无线能量补给设备的工作策略。通过将这个问题转化为线性规划问题，可以更有效地找到全局最优解，确保网络的高效运行。 无线能量补给设备的工作策略是研究的另一重点。这种策略不仅要考虑如何最大限度地覆盖网络中的节点，还要考虑到设备的移动和充电效率，以实现最大的能量传递效果。研究表明，通过应用提出的优化方法，无线能量补给设备的驻站时间显著增加，这有助于减少设备的空闲时间，提高整个网络的能量自给能力。 这项研究为多基站可充电无线传感器网络提供了一种新颖的建模和优化方法，它有望改善WSNs的能效和持久性，对于环境监测、智能城市、物联网等领域的应用具有重要的理论和实践意义。