18、无线传感器网络中的电源管理与节能技术

无线传感器网络中的电源管理与节能技术

1. 无线传感器网络中的功耗

1.1 功耗概述

在无线传感器网络（WSNs）中，主要组件是传感器节点，它们由小型电池供电。传感器通常部署在难以到达的位置，无法进行电池更换。电池的使用限制了传感器的使用寿命，并对WSN的设计和运行产生影响。电源是任何传感器网络的宝贵资源，必须智能使用以延长网络的寿命。

除了有限的电池外，还有许多其他因素会影响节点的功耗和网络的寿命，这些因素包括：
- 节点的活动持续时间
- 节点的覆盖范围
- 节点之间的连接性
- 节点的部署环境
- 节点上运行的应用类型

在无线传感器网络中，功耗发生在三个不同的层面。

1.2 功耗测量

在WSNs中，功耗是决定传感器节点部署成功以及网络性能的重要因素。为了最大限度地延长网络的使用寿命，必须以高效的方式利用电源。为了确保电源的高效利用，必须测量网络各层面的功耗。

1.2.1 节点层面的功耗

WSN节点由许多模块组成，包括传感器模块、处理模块、通信模块和电源供应模块。为了使传感器正常工作，所有组件必须协同工作，并且在执行过程中每个组件都会消耗功率。要分析WSN节点的能耗，需要查看其组件的能耗。

各模块的功耗详情如下：
|模块|功耗原因|
| ---- | ---- |
|传感器模块|主要由于其传感操作消耗大量功率，此外还负责信号采样、转换和调制等操作|
|处理模块|主要由于控制传感器和信息处理等操作消耗功率|
|通信模块|主要在节点之间的通信、协议之间