无线充电传感器网络中能量饥饿避免的在线策略

无线可充电传感器网络（Wireless Rechargeable Sensor Networks, WRSN）是一种新兴的无线通信技术，其中传感器节点依赖无线方式获取能量以维持其正常工作。然而，由于传感器节点的能量消耗是动态且多样化的，且存在移动充电器（Mobile Charger, MC）为其供电的问题，如何有效地调度MC以平衡节点能量需求、防止节点能量饥饿以及优化充电效率成为一项关键挑战。 现有的WRSN充电策略往往面临局限。一方面，它们可能无法准确预测和适应传感器节点的实际能量消耗情况，导致节点能量供应不足，从而引发节点失效。另一方面，有些策略忽视了节点充电的及时性，未能确保MC对所有节点的公平响应，进一步加剧了能量饥饿问题。特别是在网络中节点请求充电需求较高的情况下，这种问题更为显著。 为解决这些问题，本文提出了一种名为“能量饥饿避免的在线充电策略”（Energy Starvation Avoidance Online Charging Scheme, ESAOC）。该策略首先通过历史统计和实时监测各节点的能量消耗率，以便精确评估节点的即时能量需求。在MC调度过程中，ESAOC计算每个请求充电节点的最大充电容忍延迟，即在不使其他节点饿死的前提下，能接受的最大等待时间。同时，策略还确定了当一个节点被选为下个充电目标时，其他待充电节点的最短充电等待时间。 通过对这两个时间参数的比较，ESAOC会选择那个可以最大程度上减少其他节点等待时间，从而避免能量饥饿的节点作为充电候选。这种策略旨在实现能源的有效分配，确保网络中所有节点在充电过程中都能得到及时支持，从而提升整个系统的稳定性。 仿真分析结果显示，与现有的在线充电策略相比，ESAOC在解决节点能量饥饿问题方面表现出色，同时还能有效降低充电延迟和MC的总体充电成本。这表明该策略不仅提高了WRSN的能源管理效率，还提高了网络的整体性能和节点的生存期，对于构建高效、可持续运行的无线可充电传感器网络具有重要意义。 关键词：无线可充电传感器网络；移动充电；饥饿避免；节点失效。该研究成果在软件学报（Journal of Software）上发表，为无线充电技术的研究和应用提供了新的思路和解决方案。