15、高密度网络的节能通信探索

高密度网络的节能通信探索

1 引言

新一代环境智能（AmI）设备尺寸不断缩小、空间密度持续增加，这意味着电池容量受限，因此新兴无线系统必须具备更高的能源效率。无线通信在节点能耗中占比较大，所以节点通信子系统的设计需以最大能源效率为目标。

1.1 分布式微传感器网络

分布式微传感器网络是超高密度无线网络最受期待的应用之一。其具有以下优势：
- 高分辨率多维环境感知 ：密集的微传感器节点网络能提供丰富、高分辨率的多维环境信息，这是单个或少量传感器无法实现的。
- 高鲁棒性和容错性 ：大量节点使网络对单个节点的损失具有很强的鲁棒性和容错性，无需维护。
- 便捷部署 ：节点可自组织成自组网，部署简单，如撒播或空投节点，并设置基站接收数据。

然而，小尺寸、高密度节点带来了严重的能耗问题。小节点电池空间有限，且密集分布使定期更换电池极为不便甚至不可能。因此，节点通信子系统的节能设计至关重要。

1.2 节能无线通信的五大误区

为实现节能通信，提出以下三个设计原则：
- 基于可靠硬件模型 ：节能通信软件应基于准确的硬件模型，否则会导致设计预期与系统实际情况出现差异。
- 能源敏捷性 ：系统需根据动态环境条件灵活调整能耗，仅消耗实现所需性能水平的能量。
- 应用特定设计 ：减少通用解决方案的开销，去除系统各层级的不必要功能。

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