無線傳感器網絡功率控制技術研究

陳鋼

（湖南信息學院，湖南 長沙 410151）

1 無線傳感器設備的定義

無線信號傳感器檢測網絡(wsn)網絡是一種分布式無線傳感器檢測網絡，其中的末端接口可以被用于外界的無線傳感器進行檢測和無線檢查。wsn系列中的無線傳感器可以進行高速無線通信，網絡布線設置非常靈活，并且用戶可以隨時隨地更改無線設備的網絡位置?？梢杂芯€或多種無線連接到Internet，以通過多種無線通信方式形成自己或組織的多跳無線網絡。

2 網絡上的電源控制問題

無線功率傳感器接入網絡的節點功率密度控制級別問題關鍵在于，網絡節點區域之間分布較集中的各個節點之間可以如何選擇最合理的網絡功率控制級別，以在進行無線通信期間有效發送和消除接收數據的封包。另外，當一個網絡天線空閑時，可以通過關閉網絡天線以大幅減少自身的網絡能耗，并達到同時延長無線網絡使用壽命的主要目的。無線電和傳感器集成網絡系統繼續支持使用五層級的tcp/ip協議集成系統。協議棧五層還包括一個數據層和鏈路層、物理層、應用程序管理層、網絡層和數據傳輸層，類似于Internet是協議棧的五層。移位管理協議相互獨立對應。為了有效提高企業網絡路由電源工作效率，可以廣泛使用的解決方法主要包括：及時改善網絡數據庫的分類，及時正確清除所有冗余網絡數據，應用多通道跳線的形式網絡路由器和數據采集包以及正確選擇一個工作效率高的網絡路由。在一個數據中心鏈路層，提高打包能效的幾種方法主要包括:盡量減少節點數據和打包間的沖突，減少節點數據的打包維護開銷，減少占用存儲器和監視器的時間以及有效率地避免多個節點之間的數據串擾。減少監控數據中心包的分發數量，避免相互之間沖突，減少監控節點前的網絡干擾，縮短監控數據中心包的維護開銷，縮短接入監控節點時間，提高監控節點的資源利用率。在物理層中，可以通過改進調制技術、編碼技術、速率匹配技術等來實現。

3 無線傳感器網絡電源控制技術

3.1 鏈路層功率控制

在給定的最大信道發射功率的控制情況下，鏈路層發射功率自動控制的設計目的主要是為了使整個信道的復用空間化和復用功率最大化。在i-ieee802.11中，控制系統數據包和用戶信息控制數據傳輸包均以最佳的高性能方式進行數據傳輸。盡管無線網絡連接的安全可靠性已得到最大化，但它可能會直接造成不必要的網絡能量資源浪費和網絡干擾。wsn通常需要使用以下發送策略：將每個控制數據中的包與控制信息發送數據包直接分開，使用最大的發送功率策略發送每個控制數據中的包，并同時使用最小的發送策略。發送信息接收包裹時，需要使用電源。問題的解決關鍵所在是究竟使用哪種通信技術方式來有效降低網絡發射功率，從而有效地大大降低通信網絡的發射能耗。傳輸電路功率的大大降低一般可以從以下兩個主要方面考慮。

（1）有效降低數據發射功率該設計方法對所有網絡連接節點通信設備性能提出了最低功率要求，并且網絡節點通過進行信道性能估計或者對性能測試信息進行反饋方式，降低了多余的數據傳輸發射功率。

（2）不斷改善輻射信號的有效性和輻射質量在WSN中，終端通常使用全向天線在不需要發送的方向上發送信號，這顯然導致功率浪費。如果使用定向天線或智能天線僅在數據傳輸方向上傳輸信號，則在信號強度要求保持不變的情況下，可以大大降低傳輸節點的能耗。

3.2 網絡層功率控制技術

為了精確控制網絡層的拓撲性能，基于在網絡層中自動獲得的某些拓撲操作信息被用來自動實現某些拓撲操作。遇到的技術問題主要包括：（1）如何根據指定的無線網絡如何正確使用最小的無線發電量才能建立可連接的無線網絡；（2）如何正確調整每個節點的無線發射功率，以利于提高整個無線網絡的通信性能。一種實用的計算方法也就是可以使用載波分布式或者啟發式載波計算，該方法是用來通過動態統計調整每個節點的載波發射功率。如果網絡拓撲發生變化，則網絡節點系統可以通過使用網絡路由檢索協議，自動檢索來自相鄰網絡節點的拓撲信息，以實現具有最低傳輸功率的全連接網絡的構建。另一種方法是讓節點使用其自己的鏈接。狀態類型路由協議可以獲取有關網絡拓撲的信息以實施某些操作。前幾個節點都使用最大的功率來傳輸和記錄數據庫中的網絡拓撲。

3.3 跨層電源控制技術

無線功率傳感器管理網絡的內部管理功率測量控制不僅僅只是解決mac物理層和網絡層的問題，而且還可能需要解決諸如無線鏈路層、物理層和網絡層的多層，這些都是一個跨越多層的技術問題。層次式設計。示例：信號功率值的調整結果會直接影響兩個信號功率是否正確同時傳輸以及影響是否信號可以同時到達整個接收器，從而直接影響mac數據層和物理層。節點之間施加的高壓大功率壓力會直接阻止網絡信息的高速傳輸，擁塞網絡控制系統是網絡傳輸層的一項重要任務。當前，跨界高層網絡設計的技術研究已經受到各種不同應用開發場景的嚴重限制。沒有太多的深入研究，技術還不是很成熟。因此，跨層設計電源控制技術的實現是各種需要深入研究的方案的中心主題。

4 功率控制對網絡性能的影響

功率控制對網絡性能的最直接影響是總網絡功耗、網絡連接性和通道容量。

4.1 功率控制對能耗的影響

首先，是如何降低射頻發射器的驅動功耗。假設能量發送接收節點與能量接收發送節點之間的質量距離均勻曲線分布，則我們可以很容易地可以推斷出輸出節點使用有關功率能量控制時的平均質量能耗。如果節點沒有使用功率能量控制，則僅通過存儲能量發送接收節點的有關能量從而存儲無關的能量接收發送節點。

4.2 功率控制對網絡連接的影響

功率發射控制不可避免地大大減少了該通信節點的網絡覆蓋范圍以及與該網絡節點端口相鄰的網絡節點端口數量。當無線通信網絡半徑分為三級:第一級別是斷開級別，第二級別是連接跳轉級別，第三級別是連接級別。在第一級的階段，由于兩個通信節點的天線相鄰點半徑太小，倆想通節點很少。此時，網絡基本上已經完全處于迅速斷開連接關閉狀態，隨著移動無線通信設備網絡斷開半徑的不斷擴大增加，增加并迅速關閉斷開頻率達到100%，網絡將快速斷開恢復正常連接。網絡結構設計中的每個連接點主節點網絡總數如果具有概率大于連接k個主節點而小于相鄰網絡連接一個節點的相互網絡連接概率，在短期內將甚至可以大幅達到100%；隨著相互網絡連接半徑的不斷擴大增加，盡管相互網絡連接結構復雜程度始終可以保持相對穩定不變，但網絡結構仍依然需要設備具有非常強的相互聯絡連接網狀性和網絡結構復雜特性。網絡連接的聯網密度及其變化與一個無線網絡中各個連接節點的無線連接網絡密度及其變化頻率有關。在每個連接節點無線網絡時間密度不同的三級網絡連接情況下，連接的三級網絡節點密度分布也不同，這主要是它反映在每個連接節點無線網絡時間密度的不斷變化增加，沿連接節點網絡x射線方向的長軸的一個節點網絡連接節點密度分布曲線上。在一個原點上的坐標軸和所在原點中坐標軸相同方向上的二次重力壓縮沿著持續時間，意味著第一和三和四階段和第二和三和四階段的二次壓縮沿著持續時間逐漸方向變小，第三和四和五階段的二次壓縮沿著持續時間逐漸方向增加。網絡連接設備可以在較小的國際無線通信負載時間和寬半徑下直接使用實現完整的國際無線網絡通信連接。根據不同類型企業無線網絡功率管理系統節點的網絡功率數據分布管理控制系統特性均可輕松進行各種節點相應的企業網絡管理功率數據分布管理控制，不僅有機會直接影響企業無線網絡的最大數據流和連通性，而且為企業節省了更多的無線數據需要傳輸的流量和網絡功率。

4.3 功率控制對網絡容量的影響

如果節點執行一個功率電流控制，則接受數據同時傳輸相同路徑節點中的一個節點對其兩個相鄰網絡節點的干擾影響相對較小，即使接受數據傳輸路徑節點相同干擾的兩個相鄰網絡節點的根據數量相對較少，并且可以允許在一個網絡中同時節點進行數量更多的大數據量的傳輸，這顯然可以有助于有效提高整個網絡的數據吞吐量。使用無線電源電流控制可大大提高無線網絡傳輸容量。但是，應該注意的是，當功率控制級別的數量超過三個時，網絡容量的增加非常有限。

5 結語

總的來說，無線傳感主要研究方向需要更深入，特別對凡是用在跨技術層次的設計系統中的無線功率驅動控制網絡技術及其應用更側重于此。采用電源自動控制系統技術不僅會影響供電系統基本性能，并且相關硬件控制技術能夠得到進一步完善改進，才能使其在實踐中真正發揮重要指導作用。