无线自供能传感器网络能耗建模与仿真

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无线传感器网络因其广阔的应用前景而受到广大科研人员的关注,这其中能耗问题又成为研究的重点。无线传感器网络的仿真特别是能耗仿真对节点实际研究与应用有着重要的指导意义。无线传感器网络节点供能方式具有多样性,但现有的仿真集中于对固定容量电源传感器节点的能量消耗仿真,缺少一个全面、准确的能量供给和消耗的仿真模型。  针对这些问题,本文以采用振动发电的自供能无线传感器节点为对象,研究了能量的转换与消耗过程,提出了能够反映自供能节点能量采集与消耗的建模方法,并在模型中加入CC2530芯片的能耗参数,从而实现了对单个无线自供能传感器节点的能耗建模。在建立好模型的基础上,使用OMNeT++的仿真工具,实现了有限泛洪协议下的网络能耗仿真。主要的研究内容下:  1.提出了针对无线自供能传感器网络的能耗模型。对前人所研究的自供能技术特别是电磁式振动能量采集器进行分析与总结,建立了振动能量产生模型,同时提出了包含数据收发与状态转换能耗的能耗模型,并根据项目实际所用节点,建立了基于CC2530硬件能耗信息的能耗模型。从而建立起一个包含有能量产生与消耗的完整的能耗模型。  2.在建立完能耗模型后,运用OMNeT++对所提出的能耗模型进行仿真,设计了点对点仿真与简单泛洪路由协议下的网络仿真,得出的相关能耗数据。  3.最后,使用基于CC2530的硬件节点进行实际数据收发状态下的的能耗测量实验,得出硬件节点的能耗数据。通过与仿真结果数据的对比,验证了本文所提出能耗模型的准确性。  本文提出的能耗模型全面地分析了振动发电的自供能无线传感器节点的能量转换和消耗过程,具有较高的准确性,对自供能节点的设计、应用与优化有着较强的指导意义。
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