无线传感器网络中的节能策略

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1、无线传感器网络中的节能策略2010年5月第17卷第3期控制工程ControlEngineeringofChinaMay2010Vo.ll7,No.3文章编号:167127848(2010)0320372204彭晨，郭静，裴灵犀,文利燕(南京师范大学电气与自动化工程学院，江苏南京210042)摘要:为了实现无线传感器网络(WSN)中能量的高效利用从而延长网络寿命，结合已有的研究，讨论了无线传感器网络中引起能量浪费的主耍原因，总结并详细阐述了现有的用于无线传感器网络中的几种主要节能策略，如休眠机制、数据融合机制以及冲突

2、避免机制等。对这些策略的分析表明使用节能机制可以有效地降低能耗。最后针对当前节能方法面临和需要解决的关键问题，提出了对节能策略研究趋势的几点设想。关键词:无线传感器网络;节能技术;网络协议中图分类号订P27文献标识码:AEnergy2efficiencyStrategiesinWirelessSensorNetworksPENGChen/GUOJing,PEILing2xi/WENLi2yan(SchoolofElectricalandAutomationEngineering,NanjingNormalUnive

3、rsity,Nanjing210042,China)Abstract:Torealizeenergy2efficiencyofwirelesssensornetworks(WSN)andthenprolongthelifetime,combiningwiththeexistingwork/themainreasonsofenergywastinginWSNarediscussed.ThemainstrategiesofenergysavinginWSN,suchassleepingproto2colszdataag

4、gregationzcollisionavoidanceandetc.,arereviewedindetai.lTheanalysistothestrategiesshowthattheenergysaringmechanismscandecreasetheconsumptionofthenetworkeffectively.Finally’takingaccountofthekeyproblemstoresolve,severalfu2tureresearchdirectionsonenergysavingstr

5、ategiesareputforward.Keywords:wirelesssensornetworks(WSN);energy2efficiencytechnology;networkprotocols1引言微电子技术、计算机技术和无线通信等技术的进步，推动了低功耗多功能传感器的快速发展/吏其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能。WSN由大量的廉价微型传感器节点组成'通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网[1]络覆盖区域中感知对象的信息，发送给观察者。W

6、SN中包括汇聚点⑸nk)和普通传感器节点。Sink点作为中心处理节点，数冃较少，具有较强的处理、存储和通信能力,能量能够得到补充。而普通传感器节点数目庞大，采用不可更换的干电池供电，能源一般情况下很难替代。因此，如何延长网络的生命周期成为无线传感器网络的核心问题。本文给出WSN屮的能耗分布'分析网络屮能量浪费的主耍原因，介绍各种节能机制，最后总结全文总结并给出节能策略可能的研究方向。2WSN的能耗分布传感器节点主要由计算模块、通信模块、传感器模块和电源模块4个模块组成，如图1所示。图1传感器节点模块FigllStr

7、uctureofWSNsensornode其中，传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换;处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据;电源模块为传感器节点提供运行所需的能量。上述4个模块中，传感器节点的耗能模块包括传感器模块、处理模块和无线通信模块。随着集成收稿日期:2008212217;收修定稿日期:2009202224基金项目:国家自然科学基金资助项目(60704024)作者简介:彭晨(19

8、722),男，江苏泰州人，教授牌士,主要从事网络控制系统的分析与综合,时滞系统与鲁棒控制，无线传感器网络等方面的教学与科研工作。所示。#373#图2传感器节点能量消耗情况Fig.2Energyconsumptionchartofsensornode从图中可以看出，节点的绝大部分能量消耗在无线通信模块。节点传输信息的能耗远远大于执行计算时的能耗，传输lbit信