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　　無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSNs)是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統。同時，網絡中的節點擁有感知能力、無線通信能力以及計算能力。由于無線傳感器網絡具有不依賴與任何預設網絡設施等特點，所以在軍事應用、大型設備監控和環境監測和預報等領域，傳感器網絡都有著廣泛的應用前景。傳感器網絡中節點分布數量眾多，且能量是由容量有限的電池供電，更換不易。傳感器節點消耗能量的模塊包括傳感器模塊、處理器模塊和無線通信模塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和傳感器模塊的功耗變得很低，絕大部分能量消耗在無線通信模塊上。所以如何設計節能高效的路由策略是延長網絡生存周期的重要手段。

　　近些年來，一些節能高效的路由算法相繼被提出。文獻通過引入長期睡眠機制，防止網絡中的某些節點因為過早耗盡能量而死亡，引起網絡無效。文獻設計了一種無線傳感器網絡通信架構ADOCA，有效地改善了無限傳感器網絡通信的有效性。文獻提出了一種基于多蟻群無線傳感器網絡路由算法，采用多種蟻群并行搜索，并在種群中采用基于目標函數值的啟發式信息素分配策略和根據目標函數自動調整螞蟻搜索路徑。文獻中針對SPR路由算法進行改進，提出了EB-SPR算法。將網絡構造成層次結構，節點根據上一層鄰節點能量水平優先使用能量多的節點作為下一跳來轉發數據包，但是這種算法中節點需要時刻維護各個鄰節點能量信息，增加了數據傳輸量。文獻提出了最早的分層路由協議之一，LEACH算法。通過循環的方式隨機選擇簇首節點，將整個網絡的能量負載平均分配到每個傳感器節點中，從而達到降低網絡能耗、提高網絡整體生存時間的目的。本文提出了一種新的基于最小能耗的無線傳感器網絡路由算法，并對網絡中能量過低的節點采取休眠處理，延長了網絡的生命周期。

　　1 無線傳感器網絡能量消耗研究和路由分析

　　1.1 無線傳感器網絡能量消耗研究

　　傳感器網絡節點主要有傳感器模塊，處理器模塊，無線通信模塊和能量供應模塊。隨著技術的進步，目前傳感器模塊和處理器模塊能耗越來越低。但是，傳感器節點傳輸信息時要比執行計算時更消耗電能，傳輸1 b信息到100 m距離需要的能量大約相當于執行3 000條指令消耗的能量。

　　本文假設一個簡單的無線通信電路模型，其中發送和接收電路消耗能量Eelec=50 nJ/b，發送放大器消耗能量εamp=100 pJ/(b/m2)。所以，使用該模型從節點A傳輸kb信息至距離為d的節點B時，節點A消耗的能量為ETx(k，d)=Eeleck+εampkd2，接收該信息，節點B消耗的能量為ERx(k)=Eeleck。如圖1所示。

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　　無線通信模塊存在發送、接收、空閑和睡眠4種狀態。無線通信模塊在空閑狀態一直監聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發送給自己，而在睡眠狀態則關閉通信模塊。從圖2中可看到，無線通信模塊在發送狀態的能量消耗最大，在空閑狀態和接收狀態的能量消耗接近，略少于發送狀態的能量消耗，在睡眠狀態的能量消耗最少。

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