无线传感器网络能源管理调查 - ©2012年信息工程研究所责任下的能源效率策略总结

© 2012方鑫陈。由ElsevierB. V.出版InformationEngineeringResearchInstitute责任下的选择可在www.example.com在线访问www.sciencedirect.comIERI程序3（2012）60 - 662012无线传感器网络中的能源管理调查方新ab抽象无线传感器网络中的能量问题是与网络生存时间的关系的关键问题;它也是无线传感器网络设计中解决的主要目标。在本文中，作者总结了无线传感器网络中的能源效率相关工作，结合网络的特点，分析了能源消耗和能源效率的方法，从无线传感器节点和无线传感器网络的两个方面进行了能效策略。从©2012年由ElsevierB. V.根据CCBY-NC-ND许可证下信息工程研究所开放访问的责任，选择和同行评审。关键词：1. 介绍随着*13476240786E-mail:radar_boss@163.com2212-6678CCBY-NC-ND许可证下的开放访问。陈芳鑫61传感器节点之间无线通信形成一个多跳和自组织的网络系统，该系统可以在网络分布区域内的各种对象的实时收集和监控信息，以及处理和传输信息[1]。无线传感器网络的典型结构由传感器节点、接收器发射器（Sink）、互联网或通信卫星、任务管理节点和其他部件组成。传感器节点在指定的感知区域中被散射，每个节点都可以收集数据，并通过"多跳"路由将数据发送到下沉节点[2]。从单个无线传感器节点查看，传感器节点的大小很小。能源有限公司可以说是无线传感器网络开发中的瓶装水。因此，1.1. 无线传感器网络面临的问题(1) 有限的沟通能力。传感器的带宽是窄的和频繁的变化，通信范围很小，通常只有几米到几百米。传感器之间的通信频繁中断，往往导致通信失败。由于(2) 有限的能源供应。传感器的电力供应非常有限。在消耗电能后，传感器将失败或划痕。Theconstraint of energy supply is a serious problem which hinders the application of sensor(3) 有限的计算能力。通常，传感器与嵌入式处理器和内存一起配备。这些(4) 传感器的数量很大，其分布也很广。传感器网络中的传感器节点很密集，数量很大，它们可能达到数百个，数千个，甚至更多。此外，1.2. 无线传感器网络的性能传感器网络的性能直接影响到可用性，如何评估传感器网络的性能是进一步研究的一个问题。以下是评估传感器网络性能的几个标准：(1) 能源效率。传感器网络的能量效率是在有限的能量下处理的大量请求;能源效率是传感器网络中重要的性能指标。到目前为止，传感器网络的能源效率还没有被建模和量化，也没有普遍接受的标准，需要(2) 感知的准确性。感知传感器网络的准确性是观察器接收到的感知信息的准确性。在(3) 可伸缩性。传感器网络可伸缩性的性能是对传感器数量、网络覆盖面积、生命周期、时间延迟和感知准确性的62陈芳鑫elecemp02. 无线传感器网络中的能源消耗分析2.1. 传感器节点的能量消耗分析从单个无线传感器节点查看，传感器节点由四个部分组成：电源、感知模块、数据处理模块和无线通信模块。数据处理模块和感知模块的功耗都很低。大多数能源消耗在无线通信模块中（超过80%）。无线通信模块可以发送、接收、空闲或睡眠四个状态[5]。空闲状态是监视无线通道中的信息，但不发送或接收。发送状态中的无线电源感知治疗 发送接收空闲睡眠图当E（1）d是发送节点和接收节点之间的距离，信号减少因子的参数n，通常是2到4之间的实数。如果一朝 这 d2E （（Elecfs266TXElecemp朝这d42.2. 传感器网络中的能源消耗分析无线传感器网络和具有基础设施的无线网络是不同的，主要在两个方面：第一，无线网络是一个高度快速的结构，虽然每个移动节点的功率是有限的，但其基站的能量并不有限，对于这样的无线网络，通常意味着基站的能量来节省移动节点的能量。这种方法显然对无线传感器网络不可行，没有基础设施，每个节点的能量有限。第二，没有直接通信[6]。每个2.3. The way of energy efficient of wireless sensor从陈芳鑫63压电微结构（Piezoelectricmicro-structure电压Charge脉冲对于无线通信模块中的能源消耗，降低通信成本对降低单个节点的能源消耗具有重要意义。这(2)改善整个无线传感器网络的生命周期。我们3. 能源收集技术分析无线传感器网络通常由大量的传感器节点组成，这些节点分布在某个区域，通常由电池供电。但是，由于节点大小有限，配置的电池提供的能量非常有限。因此，要设计一个综合、深思熟虑和长期使用的传感器节点，必须从封闭的两个方面采取有效的措施，并有潜力改善节点的能量供应[7]。这种被称为闭包的方法是采取各种节能机制，以最大限度地减少节点的能源消耗，延长节点和网络的寿命。这种所谓的潜在性是采用各种方法来添加能量到传感器节点。从某种意义上说，潜力不仅仅是一个封闭的基本解决问题。根据放置传感器节点的不同环境，从环境中收集的能量并不相同，因此单个能量的能量收集方法不能保证无线传感器网络中的所有节点都可以可靠地获得所3.1. The collection of vibration各种因素可以导致环境中的振动，因此环境振动是普遍的，例如在桌子上的手动敲击，桌子振动，振动加速可能是0.02g。我们可以利用压电材料的压电效应来收集能量。压电可充电图通过一个直径为4.6厘米、高4.6厘米的振动能量收集器收集环境振动28赫兹100毫克，可获得9.3瓦的功率。研究64陈芳鑫致力于对3.2. The collection of solar在电力容量方面，目前市场上太阳能电池的最高转换率约为25%，但成本太高，这并不能满足无线传感器低成本节点的要求，安装和运行成本的光电子元件可以大大降低大规模应用。光电技术的发展3.3. The collection of wind"环境中的风无处不在。利用风能广泛和开发不足也是研究人员滥用的研究课题，我们必须解决技术困难和制造成本的两个问题。得克萨斯大学阿灵顿分校使用压电和机械的性质技术来解决这两个问题。这种对热电技术的研究始于20世纪40年代;在20世纪60年代达到了峰值，并在太空飞船上成功地实现了长时间发电。温度差发电机具有体积小、重量轻、无振动、无噪音、性能可靠、维护少、在极端环境下工作时间长的特点，适用于小于5瓦的电源，适用于各种无人值守的传感器、小型短程通信设备以及医疗和生理仪器。目前，相关产品已进入实践阶段。近年来，在文明方面4. 网络4.1. 拓扑根据无线传感器网络的研究拓扑控制方向，可分为两类：节点功率控制和拓扑结构控制。良好的拓扑结构可以提高路由协议和数据链路协议的效率，这些协议为数据融合、目标位置和其他方面提供了基础，从而延长了整个网络的生存时间。拓扑结构控制是通过选择主干网来优化数据转发网络，以根据会议连接性和网络覆盖率，更合理和更有效地利用网络能量，从而延长网络的生存时间。根据不同的拓扑结构，它可以分为平面路由协议和层次路由协议。在浮动路由协议中，节点的状态是相等的，并采用多跳的方式进行通信。改进的陈芳鑫654.2. 路由路由协议负责将数据包从源节点传输到目标节点通过网络，该网络主要包括两个功能，找到源节点和目标节点之间的最佳路径，并正确地在最佳路径上传输数据包。它与adhoc网络的不同之处在于，无线传感器网络主要考虑如何有效地利用网络能量，根据局部拓扑信息，选择合适的路由路径，其路由机制经常与数据融合技术接触，通过减少流量来节省能源。因此，4.3. 数据数据链路协议用于在网络节点中分配有限的无线通信资源，构建基础设施基础设施的协议，包括信道管理、睡眠计划等。这是影响网络性能的关键协议。它的设计需要专注于考虑能源问题、扩大和效率问题。睡眠调度指的是网络需要有效的睡眠和唤醒节点管理，以减少不必要的监测或过度的监测，从而浪费网络的能量。简而言之，作为对传感器网络和智能非线性算法的无限深度研究，将无5. Conclusion无线传感器网络在各种应用中成为一个非常有吸引力的解决方案，但节点的能量已经被设计人员和用户所采用。在本文中，对无线传感器网络节点能源供应和管理技术的现状进行了分析和讨论。通过收集无线传感器网络节点能量的原理、技术和方法的分析调查，从节能和能源供应的两个方面来解决节点的能源问题，再加上当前的能源效率策略，提出能源效率传感器节点设计，以及传感器网络设计。然而，在实践中，这些策略通常是交叉链接的，例如数据融合技术不仅使用单个节点的节能设计，而且还贯穿整个网络协议的节能设计。In short, energy efficiency has always been the core problem ofthe wireless sensor research; there are many areas for further in-depth参考文献[1] 祈祷A.，Antonopoulos，Ch.，StoyanovaT.，KoulamasC. Papadopoulos，G. "系统与软件杂志"2010年83（8）：[2]TaoYang，YuanLian-Yong，WangYa-Li，RoWei.基于能量平衡的WSN优化覆盖算法。第11届IEEE新加坡通信系统国际会议，2008年，第11届。[3] 德拉帕拉，卡洛斯F. Caloca，Garcia-Macias，J. Antonio.A安全和能源意识重编程协议在WSN。2009年ACM国际无线通信和移动计算会议的Proceedingsofthe 2009ACMInternationalWirelessCommunicationsandMobileComputingConference，2009，第2009页。[4]AounBassam，BoutabaRaouf. WSN中的聚类与延迟和能源消耗限制。JournalofNetworkandSystemsManagement网络[5]唐66陈芳鑫[6] BaoucheChakib，FreitasAntonio，MissonMichel. WSN中的无线电概率检测，以在一个固定区域内定位移动实体。通讯杂志[7] SrinathRampur，ReddyA. Vasudev，Srinivasan，R. AC：用于WSN的基于集群的安全路由协议。第三届网络与服务国际会议，ICNS 2007，第二页。