关键词：中国图书馆分类：文档代码：AA文章编号：2095至2163年（2017年）06-0032-04Résumé：能源效率是没有评估传感器网络性能最重要的参数导线，传感器节点结构动态能量管理和动态电压调节用于提高单个节点的能量效率。物理层讨论和使用能源效率机制到最后，无线传感器网络中的功率控制被分析引言简介无线传感器网络（WSN）是单跳电路或通过在监视区域中部署的大量传感器节点中的无线通信形成的多跳系统。
组织网络系统协作地检测，收集和处理被监视区域中被感知对象的信息并将其发送给观察者。线传感器网络可以显着改善远程人体监控和物理环境控制，实现信息世界，物理现实和人类社会的互操作性，使其成为可能广泛的应用[2]。线传感器网络通常必须在难以接近的区域，灾难站点等中大规模部署，因此在可靠性和安全性方面面临巨大挑战。效，定位技术，时间同步，数据融合和安全技术是无线传感器网络设计的关键技术[3]。
传统的有线网络节点不同，无线传感器节点通常由电池供电，恒温阀芯并且只能配备有限的功率，使能量恢复几乎不可能。外，来自单个节点的不充足的能量将增加其邻居的通信负载，增加一些区域节点的功耗，甚至可能导致网络重新配置或故障。此，如何有效利用有限的能源资源，降低传感器节点的能耗，直接影响无线传感器网络的生存时间，是设计传感器网络时需要考虑的重要制约因素。
线[4]。线传感器网络节点传感器节点结构无线传感器节点通常由传感器模块，控制模块，无线通信模块，传感器模块和传感器模块组成。源和辅助模块，如图1所示。在图1中可以看出，检测模块通常由传感器和模拟 – 数字转换电路（ADC）的两个亚单位，并且将模拟信号转换成数字收集信息和将其发送到控制模块。处理器是控制模块的核心。执行任务调度，设备管理，数据存储和能源管理等功能。线通信模块负责传感器节点之间的通信，以实现数据的接收和传输。源模块为传感器节点的每个模块提供正常电源。电池供电模式外，电源模块还可以从外部环境中提取能量，例如太阳能，气流，水流量，温差等辅助模块设计用于实现GPS定位，运动管理，电机驱动等特殊功能。点的能量消耗传感器的节点的数据处理流程在图2中示出。点从外部节点接收的数据来自两个方面：一个是由自动模块收集的信息。- 敏感，另一个是从其他节点接收的数据包。于自身收集的信息，如果需要将操作变换的结果发送到其他节点，则执行诸如压缩和加密的后处理，然后将其转发给用户。送单位。于来自其他节点的数据包，需要进行预处理，例如解压缩，解密和验证。数据处理流程来看，无线传感器节点的能量主要在信息感知，通信和数据处理三个方面消耗[5]。别是，感知的能量消耗取决于终端信息的收集频率，传感器灵敏度，事件检测的复杂性和环境噪声，这通常只是一个小的整个节点的部分能耗。信能耗是无线传感器节点能耗的最重要部分。
传感器节点的通信能量消耗中，不仅考虑正常操作期间无线通信模块的功耗，还考虑模块启动或唤醒时的能量消耗。数据处理相关的能耗远低于通信[6]，但它也代表了无线传感器节点能耗的重要部分，占能源消耗总量的30％。
％[7]。知的能量消耗和与数据处理相关的能量消耗与传感器电路中传感器节点的实现有关，例如传感器灵敏度，CAN转换速度，类型微处理器和存储器单元等，这些是传感器节点设计中的能量效率考虑因素。信能量消耗与传感器网络的组成和结构，通信协议等密切相关，并且是无线检测拓扑的能量效率的一部分。此，无线传感器的能效主要考虑在两个方面：一是节点设计的能效，另一个是无线传感器拓扑的能效。线传感器节点的能量检测分析目前，动态电源管理（DPM）[8]和动态电压调整（DVS）技术正在逐步被采用。功耗无线传感器节点。态能量管理动态电源管理的基本思想是在节点没有任务时禁用传感器节点的相应功能模块，切换到低功耗待机模式和必须工作时重新激活它。据传感器节点中单元模块的性能，节点的状态可以分为五种类型[9]，如表1所示。1显示S0完全启用;在状态S1，可以接收数据，但不能处理和存储;在S2中，处理模块进入待机模式，并且由事件的触发触发，除了数据转换模块，这些模块是无效的S3，S4是在深睡眠和节点的每个节点被去激活。于传感器的运行状态转换必须消耗一定量的能量并导致延迟，不正确的状态转换不能节省能量，但会导致功耗增加，这就是为什么其中国家转型战略对DPM非常重要。过传感器节点动态调节电压的计算负荷随时间变化。态电压控制的工作原理是根据设计负载动态调整处理器的工作电压和时钟频率，当传感器节点的负载较低时，动态降低节点的电压和时钟频率可以有效地降低节点的功耗。态调整电压的过程如图4所示。态电压调节的关键是实现计算节点处理器计算负载与电压频率之间的有效匹配。钟。于传感器计算任务具有一定的随机性，因此必须在动态调整电压的过程中预测计算负荷。线传感器拓扑分析因为通信功耗是无线传感器节点功耗的主要组成部分，提高了无线传感器节点的能效并延长了无线传感器节点的功耗。络生存能力，除了设计传感器节点时的低能耗，还必须在通信协议的所有层都考虑能效因素。
理层的能量效率的机制无线传感器可以使用超声波，无线电波，恒温阀芯红外波，光波等作为物理层中的传输手段，包括无线电波。前，现有的无线通信方法理论上可以应用于无线传感器网络，但实际上，低功耗，低功耗的无线网络技术，如 – 宽频带（超宽带，UWB），ZigBee，蓝牙等如果需要长距离网络，则可以采用当前用于移动通信的无线技术。据链路层能效机制媒体访问控制（MAC）是数据链路层最重要的控制协议。
允许您为传感器节点分配和调度无线通信资源。是可靠，高效的网络通信的基本协议。MAC主要减少数据包冲突，数据包旁路，控制数据包过载，空闲拦截等造成的能源浪费。高防撞能力。如，S-MAC协议[9]使用低周期监视周期的机制，以减少节点的能量消耗。T-MAC协议[10]可以通过减少空闲收听时间来自适应地修改收听时间并降低功耗。于时分复用的LMAC（轻量级MAC）使用固定的时间间隔来形成具有一定长度的帧结构。个节点控制一个时隙，除发送方和接收方节点之外的所有节点都进入休眠状态。眠机制的引入可以有效地降低能耗，但这会增加传输的延迟。络层能效机制实现无线传感器网络路由的基本保证是低功耗。如，协商信息传感器（SPIN）协议通过消除冗余数据的传输来节省能量。于地理和能量的路由（GEAR）基于地理位置信息建立从聚合节点到事件区域的优化路径，以避免洪泛和传输以降低功耗。通能量。能量自适应集群层次结构（LEACH）用于研究集群的创建。使用本地数据压缩和合并来减少传输的数据量，然后执行簇头的随机旋转。了平衡能量消耗负荷，实现了延长网络生存时间的目标。输层效率机制大多数传统的网络传输层协议使用重传机制来确保可靠的数据传输。是，无线传感器网络具有大的节点数据和资源受节点限制。
果，传统的网络传输层协议不适合。感器协议由在定向广播协议上操作的节能传输协议代替，使用多个网络路径和前向纠错技术，通过提高可靠性来降低网络功耗。
率控制技术为了测量无线传感器网络的功耗，传感器节点的发射功率是一个重要指标。制无线传感器网络的功率是通过动态调整节点的发射功率而不影响网络连接来减少网络中不必要的功耗，从而改善网络生命周期以及系统能耗的效率。率控制不仅可以影响系统的功耗，还可以影响其他网络性能，如网络吞吐量和延迟。前，功率控制技术主要应用于网络层和链路层。网络层，通过改变传输功率来动态调整路由，以优化整个网络的性能。路层功率控制主要由MAC协议实现，传输功率根据信道状态和下一跳节点的距离进行调整。论无线传感器网络和传统网络在网络节点和拓扑结构方面存在很大差异，虽然无线传感器网络需要考虑定位，同步，合并等关键技术。据和安全保护，无线传感器节点本身有限且无法有效完成，因此能源效率是设计无线传感器节点和拓扑时要考虑的因素网络。文分析了无线传感器网络能耗的主要来源，并讨论了各种技术，典型的拓扑协议和提高无线传感器节点设计中能耗的机制。络的拓扑结构，以及功率控制对延长网络寿命的重要性。别。此基础上，我们将进一步探索提高能效和优化无线传感器网络资源分配的机制和方法。
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