16、无线传感器网络中的传输功率控制与QoS保障策略

无线传感器网络中的传输功率控制与QoS保障策略

一、单跳和多跳WSN中的传输功率控制

在无线传感器网络（WSN）中，传输功率控制是一个关键问题。传统观点认为，短距离多跳通信可以延长传感器节点的使用寿命，但新的研究结果并非如此。

当源节点和目的节点之间的距离固定时，随着跳数的增加和每跳传输功率的降低，WSN中的总能耗会增加。在模拟场景中，当采用单跳并优化传输功率时，节点的能耗最多可降低23%。这一结果与以往文献不同，原因在于该研究考虑了所有的能耗组件，而不仅仅是天线的辐射功率。

每个与簇头/中继节点关联的传感器节点会根据其与簇头/中继节点的距离来控制传输功率。以下是不同传输功率对应的每个节点每数据包的平均能耗示例：
| 传输功率 (dBm) | 每个节点每数据包的平均能耗 (Joules) |
| ---- | ---- |
| -25 | 0.0x10^0 |
| -20 | 5.0x10^-5 |
| -15 | 1.0x10^-4 |
| -10 | 1.5x10^-4 |
| -5 | 2.0x10^-4 |
| 0 | 2.5x10^-4 |
| 其他 | 3.0x10^-4 |

下面用mermaid流程图展示节点根据距离控制传输功率的过程：

graph TD;
    A[节点获取与簇头/中继节点的距离] --> B{距离是否大于阈值};
    B -- 是 --> C[增加传输功率];
    B -- 否 --> D[降低传输功率];
    C --&g