9、认知与能量收集助力的D2D通信在无线多媒体传感器网络中的应用

认知与能量收集助力的D2D通信在无线多媒体传感器网络中的应用

1 绿色无线传感器网络概述

无线传感器是基于物联网的智能应用的重要组成部分，它们是小型化、低成本的设备，能够检测感兴趣的参数，并定期将检测结果传输到收集点。通常，无线传感器由电池供电，多个无线传感器集成形成无线传感器网络（WSN）。WSN的架构包含与作为汇聚节点的基站（BS）相连的无线传感器节点。

WSN有两种拓扑结构：
- 基于基础设施的拓扑：BS执行调度、干扰管理、资源分配、路由等主要网络核心功能，并作为与局域网的连接。
- 自组织拓扑：没有集中式的BS，每个传感器负责协调系统。

无线传感器需要长时间连续独立地交换数据，如在医疗保健、天气预报、交通更新等领域。然而，更换耗尽的电池成本高且困难，尤其是在偏远地区。因此，开发节能解决方案对于WSN的可持续性至关重要。

当前主要的节能策略如下表所示：
| 节能策略 | 具体方法 |
| — | — |
| 无线电优化技术 | 动态调整传输功率、采用自适应节能合作拓扑、优化调制方案等 |
| 睡眠/唤醒方案 | 子集机制、自适应交错睡眠协议、占空比方案 |
| 绿色能源和无线充电策略 | 太阳能、风能、动能等能量收集，磁耦合、射频辐射等无线充电方式，同时接收信息和能量的SWIPT技术 |
| D2D通信 | 设备自主通信，用于视频流平台、移动聚合系统等 |
| 认知无线电技术 | 灵活选择传输频谱，控制发射功率，机会性使用授权频段 |

2 主要节能策略详细分析

2.1 无线电优化技术

无线电单元是W