17、无线传感器网络中的功率管理

无线传感器网络中的功率管理

1. 功率传输影响因素与管理基础

功率传输主要受距离和链路因素这两个因素的影响。功率管理方案采用从不同节点进行能量收集的方式，并结合睡眠/唤醒方法。大多数节能算法都能提高功率效率和电池使用寿命。通常，系统的并非所有模块都会参与执行不同功能，关闭不活跃的模块有助于降低功耗。

2. 动态占空比调度方案

在数据包多跳传输时，高延迟会导致较大的端到端延迟。当传感器唤醒时，许多延迟向接收器传输数据的发送节点可能会相互竞争以访问信道。当睡眠延迟导致冲突时，这种竞争会加剧。为了减少睡眠延迟，占空比（Idc）应尽可能小。占空比可视为传感器节点的唤醒间隔。由于（Idc）值较小，所有传感器节点的剩余能量分布不均匀。鉴于传感器节点的各种特性（位置、能源），它们的剩余能量并不相同。因此，可以根据剩余能量值调整（Idc），以实现以下目标：
- 减少睡眠延迟
- 平衡能量消耗

在能量收集的无线传感器网络（WSNs）中，采用了两种新颖的动态占空比调度方案：
- 第一种方案：根据近期剩余能量值计算Idc。由于能量收集，节点的剩余能量会随时间增加，但该方案仅考虑当前剩余能量，无法捕捉到这种预期的增加。
- 第二种方案：传感器节点计算剩余能量随时间的预期增加，从而降低占空比（Idc），进而随着剩余能量的增加提高网络寿命。

3. 静态功率节省

能量节约主要取决于网络的吞吐量和寿命这两个因素。静态功率节省方法采用能量感知路由（EAR）协议，该协议会创建更多路径以降低功耗，因为单一完美路径会消耗更多功率。路径查找通过泛洪实现，即从源节点找到通往目标节点的路由，其工作方式类似于定向扩散协议