6、无线传感器网络与认知无线电频谱感知技术解析

无线传感器网络与认知无线电频谱感知技术解析

1. 无线传感器网络节能策略

无线传感器网络（WSN）具有特定的应用场景，因此在设计时寻求通用解决方案并不实际。部分WSN应用需要持续监测能力，会产生连续的数据流。特定区域内的节点会向单个数据汇聚节点报告，该汇聚节点通常具备更稳定的能源供应和额外的计算能力。

1.1 Sleepy算法

Sleepy算法关注的是节点周期性休眠的无线传感器网络。其核心在于确定最优休眠调度如何随休眠周期长度和附近节点的寿命统计信息而变化。

在无线传感器网络中，优化路由是延长电池受限传感器节点寿命的关键设计问题之一。例如，在一个包含节点a、b、c、d和e的网络中，若节点a有数据，原本数据会依次通过b、c、d再到e进行转发。但实际上，节点b和d可以被避免使用，这样就只有节点a、c、e参与路由，b和d可以进入休眠状态以节省能源。在有数千个运行节点的场景下，这种节能方式尤为关键，能有效提高网络寿命。

以下是简单的流程说明：
1. 确定初始路由路径，如a - b - c - d - e。
2. 分析节点覆盖范围，判断是否有可避免的节点，如b和d。
3. 让可避免的节点进入休眠状态，形成新的路由路径a - c - e。

1.2 节点休眠时长挑战

标准的WSN节点在不通信时，大部分时间处于非工作状态。通过让无线电进入深度睡眠状态，可以大幅减少能源消耗。然而，需要优化休眠状态的占空比，因为节点不仅可以在无数据通信时休眠，在同一区域有更多节点进行感知时也可休眠。但节点能休眠多长时间需要进行优化，因为WSN节点在不同操作状态（如空闲、监听、传输和休眠）下的能量消耗