浅析无线传感器网络节点调度算法

周丽

摘 要：目前，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已经被广泛和深入的应用于各行各业中。在这种先进信息技术的推动下，无线传感器网络以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革，并被广泛应用于军事、商业等领域。但是，其本身存在的能量有限问题一直是导致其不能进一步发展的重要原因之一。为了很好地解决这些问题，从节点的调度方法入手，从多个方面了解无线传感网络节点的调度算法。

关键词：无线传感器网络；节点；调度算法；异构节点

中图分类号：TP212.9 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.069

无线传感器网络是由部署在监测区域内，数量巨大的静止或者移动的传感器节点，用自组织和多跳的方式构成的无线网络。WSN具有众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种情况。这些传感器节点可以协作感知、采集、处理网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并且将这些信息发送给上一级的节点或者系统。WSN与当今主流的无线网络技术一样，采用的是802.15.4标准。WSN以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点被广泛应用于各个领域，包括军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业和商业等，并且已经得到了越来越多的关注。在预测未来技术发展的报告中，美国《技术评论》将WSN列为21世纪改变世界的十大新兴技术之首。由此可见，WSN的出现将会给人类社会带来巨大的变革。

但是，WSN的能量问题是制约其发展的重要因素之一。在WSN中，传感器节点是由电池提供其工作的全部能量。在一个网络中，由于传感器节点数量比较多，成千上万，有时传感器所处的环境恶劣，人们不宜接触。因此，当传感器节点能量不足时，为其再次补充能源是一个不切实际的做法。当传感器节点的能量完全消耗尽时，节点将停止工作；当停止工作的节点达到一定数量后，网络无法继续正常工作，网络的生存周期也将结束。由此可以看出，WSN的网络生存周期依赖于节点的生存周期。文中所述节点的能量是有限的，所以，WSN的网络生存周期也是有限的。但是，某些应用环境要求WSN的工作时间要尽可能长（几个月甚至几年），因而如何最大限度地延长WSN的生存周期成为了一个需要解决的重要问题。鉴于此，针对WSN设计中存在的问题提出有效的应对策略成为了必然，也自然而然地成为了研究WSN的一个重要方向。

1 节点调度算法

1.1 调度算法对应用环境的支持

无线传感网的一个常用应用是监视、检测其设定的、感兴趣的范围。然后，将无线传感网检测到的信息汇总、上传。这种基于应用环境的调度方法有很大的差别，总结起来可以归结为两类，即连续区域和离散区域的检测。

1.2 调度算法能够保持较好的网络属性

由于无线传感网面临的情况非常复杂，当有些节点处于睡眠状态时，整个无线传感网络一定要继续保持完整的网络覆盖和网络连通。另外，网络参数，比如数据包的传输时延和吞吐量等要保持在正常的状态。

1.3 节点调度算法有其自身的属性

节点调度方法应该有很好的鲁棒性，即要有强大的可扩展能力、分布式能力。因为节点有其能量属性，所以，调度算法应该要尽量简洁，具有较低的算法复杂度和空间复杂度。

1.4 节点调度算法支持节点的移动性

虽然现在大多数WSN是静态的或者是半静态的，即节点在布局之后就保持静止。但是，在WSN中，节点具有移动性这一特性是不会改变的。在未来的发展中，或许会出现动态的节点布局，所以，算法对移动性的支持很重要。

1.5 节点调度算法对异构节点的支持

在WSN的实际运用中，根据需要的不同，在同一个区域中安装的传感器有很多种。这些传感器的能量、通信半径、感知半径极有可能不同。而在这种复杂环境下，有效调度节点也是设计中需要考虑的问题，尤其是当算法应用于实际中时这一点更加重要。

2 总结

目前，已有的节点调度算法大部分是从网络覆盖的角度出发来确定传感器节点的工作状态的。但是，在这种情况下，有可能会导致节点的状态发生变化，进而影响路由协议。因此，综合考虑路由选择和覆盖性能的能量高效覆盖控制机制的设计是值得深入研究的。

参考文献

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〔编辑：白洁〕