摘    要：為了實現無線傳感器網絡( wsn)中能量的高效利用從而延長網絡壽命，結合已有的研究+討論了無線傳感器網絡中引起能量浪費的主要原因，總結并詳細闡述了現有的用于無線傳感器網絡中的幾種主要節能策略，如休眠機制、數據融合機制以及沖突避免機制等。對這些策略的分析表明使用節能機制可以有效地降低能耗：最后針對當前節能方法面臨和需要解決的關鍵問題，提出了對節能策略研究趨勢的幾點設想。

關鍵詞：無線傳感器網絡；節能技術；網絡協議

中圖分類號：tp 27    文獻標識碼a

1引  言   

  微電子技術、計算機技術和無線通信等技術的進步，推動了低功耗多功能傳感器的快速發展，使其在微小體積內能夠集成信息采集、數據處理和線通信等多種功能。wsn由大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網絡系統，目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，發送給觀察者。wsn中包括匯聚點(sink)和普通傳感器節點。sink點作為中心處理節點，數目較少，具有較強的處理、存儲和通信能力，能量能夠得到補充。而普通傳感器節點數目龐大，采用不可更換的干電池供電，能源一般情況下很難替代。

    因此，如何延長網絡的生命周期成為無線傳感器網絡的核心問題。

   本文給出wsn中的能耗分布，分析網絡中能量浪費的主要原因，介紹各種節能機制，最后總結全文總結并給出芾能策略可能的研究方向。

   傳感器節點主要由計算模塊、通信模塊、傳感器模塊和電源模塊4個模塊組成，如圖1所示。

 

   

  其中，傳感器模塊負責監測區域內信息的采集和數據轉換；處理器模塊負責控制整個傳感器節點的操作，存儲和處理本身采集的數據以及其他節點發來的數據；無線通信模塊負責與其他傳感器節點進行無線通信，交換控制消息和收發采集數據；電源模塊為傳感器節點提供運行所需的能量。

  上述4個模塊中，傳感器節點的耗能模塊包括傳感器模塊、處理模塊和無線通信模塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和傳感器模塊的能耗越來
越低，能量大部分消耗在無線通信模塊上。dehorah estrin在mohicom 2002會議上的特邀報告中所述傳感器節點各部分的能耗情況，如圖2所示。

    從圖中可以看出，節點的絕大部分能量消耗在無線通信模塊。節點傳輸信息的能耗遠遠大于執行計算時的能耗，傳輸l hit信息到100 m遠的距離所需的能量可供執行3 000條指令。
    無線通信模塊通常包括4種狀態：發送、接收、空閑和睡眠。無線通信模塊在空閑狀態一直監聽無線信道的使用情況，檢查是否有數據發送給自己，而在睡眠狀態則關閉通信模塊。從圖2可以看出，無線通信模塊在發送狀態的能耗****，在空閑狀態和接收狀態的能耗接近，略少于發送狀態的能耗，在睡眠狀態的能量最少。在網絡通信時，可以使用睡眠機制和喚醒機制，當節點周圍沒有其感興趣的事仵時，利用睡眠機制使節點進入睡眠狀態，需要通信時再用喚醒機制對其進行喚醒，這樣可以節約大量能量。
3 wsn中能源浪費的主要原因分析
    wsn中引起能源浪費的主要原因如下：
    1)沖突( collision)多個節點同時向一個節點發送數據包，造成信號間的相互干擾，使得接收方無法完成數據的準確接收，造成能量浪費。利用rts/cts（request to send/clear to send，請求發送／允許發送）握手機制可以解決沖突問題，但是會帶來額外的協議開銷。
    2)串聽( overhearing)  當用共享信道通信時，節點會收到不是發給自己的數據包，造成串聽。
    3)控制信息開銷（control packet overhead）mac( media access control，介質接人控制)層為了傳輸數據需要在節點之間交換控制信息，這些信息對用戶來說是無用的。