《无线传感器网络功率控制技术及研究进展》阅读报告

《无线传感器网络功率控制技术及研究进展》阅读报告

 

刘健

 （武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉 430070）

 

 

 

1 文献来源

 

文章题目：无线传感器网络功率控制技术及研究进展
杂志名全称：

作者：李方敏, 徐文君, 刘新华

单位：武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉 430070
年份，卷（期），起止页码：Page(s):  
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2 原文内容摘要 

 

摘 要: 功率控制技术是无线传感器网络面向实际应用的核心支撑技术,对于网络的拓扑连

通、能量效率、吞吐量、实时性等性能均有显著影响,是当前研究领域中的热点,也是促使其

实用化的重要支撑技术.无线传感器网络独特的性能特点和技术要求,使得许多传统功率控

制算法无法直接应用于实际工程环境.分析了无线传感器网络功率控制机制,归纳总结了设

计原则和分类方法,详细介绍了当前典型功率控制算法的核心机制,并比较分析了这些算法

的类别、特点和性能差异以及存在的缺陷.最后结合领域内的研究现状以及作者的研究体会,

指出了限制无线传感器网络实用化的问题所在,提出了基于实验研究和统计分析方法建立自

适应功率控制模型与实现策略的重要性. 

关键词: 无线传感器网络;自组织网络;功率控制;协议设计;实用化

 

3 读后体会

 

鉴于无线传感器网络独特的性能和要求，目前，无线传感器功率控制技术的研究已成为

众多科研人员研究的课题。文中提出“随着集成工艺电路的进步,无线传感器网络中处理器

和传感器模块的功耗变得很低,绝大部分能量都消耗在通信模块上。功率控制技术可有效减

少通信中的能量消耗,是延长传感器网络生命周期的有效手段。”

3.1 传感器网络功率控制技术解析

    这一节主要阐述了一下传感器功率控制技术，功率控制对于无线自组织网络的性能影响显

著,主要表现在：

(1)功率控制对网络能量有效性的影响. 

(2) 功率控制对网络连通性和拓扑结构的影响.

(3) 功率控制对网络平均竞争强度的影响. 

(4) 功率控制对网络容量的影响. 

(5) 功率控制对网络实时性的影响. 

该节说了功率控制机制给网络性能带来的好处，降低节点发射功耗和减少网络整体能量

消耗，调节结点发射功率以选择节点最优的单跳可达邻居数目，降低网络中节点的发射功率

减小网络中的冲突域,降低网络的平均竞争强度. 减小网络中的冲突域,从而降低通信冲突

的概率等。文献[Kawadia V, Kumar PR. Principles and protocols for power control 

in wireless ad hoc networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications,

2005,23(1):76−88.]对不同功率级下的网络实时性表现作出了实验分析,实验结果显示,在

高负载网络中,分组的处理延时占主导地位,低发射功率网络具有较好的实时性;而在低负载

网络中,队列延时将占主导地位,应用高发射功率的网络则会取得较好的实时性。

总之,功率控制可根据网络状态,策略性的改变节点的发射距离,从而使网络具有较好的实时

性能。

3.2 典型的功率控制协议与算法

这一节介绍了一些典型的功率控制算法，功率控制算法是一个典型的网络控制论问题,

故可按照以下方法进行分类：

    (1) 开环控制、闭环控制和开环闭环混合控制

(2) 集中控制和分布式控制

(3) 基于RSSI指标、基于SIR指标和基于BER指标

(4) 定步长控制和自适应步长控制

(5) 连续控制和离散控制

(6) 单信道控制和多信道控制

(7) 统一控制和独立控制

(8) 网络级控制、邻居节点级控制和独立节点级控制

这一节也举例提出了一些功率控制的实例。例如CPC协议、COMPOW协议、CLUSTERPOW、

CLUSTERPOW-DSDV、POWMAC等等。举了很多的例子，均为在不同情况下的功率控制协议。

3.3 功率控制对传感器网络拓扑控制、网络层和MAC层的影响分析

这一节总结了功率控制技术对于传感器网络拓扑控制、网络层和MAC层的影响。在传感器网

络中,网络的拓扑控制和优化有着十分重要的意义,主要体现在:

1影响整个网络的生存时间

2减小节点间通信干扰,提高网络通信效率

3为路由协议提供基础

4影响数据融合

5弥补节点失效的影响

3.4 基于实际应用环境的传感器网络功率控制技术

这一节说了些实际环境中的功率控制技术和应用成果，试验发现时空域因素对于传感器

网络功率控制的应用性能影响显。并提出提出了一种基于反馈控制的,能够自适应链路环境

变化的轻量级传输功率控制算法——ATPC.目前,实用化的传感器网络功率控制技术研究尚

处于起步阶段。实用化的性能改善研究将是未来传感器网络功率控制领域的研究热点,因此,

需要研究者们进一步的关注、开展和深入. 

3.5 算法比较与分析

    把第2节的功率控制机制分别做了算法以及性能的比较和总结。

3.6 总结与展望

    这一节我就不说了，功率控制以后的应用还有待科研人员的进一步探索。

 

 

 

总的来说，该文章总结了无线传感器网络功率控制近几年研究人员所作出的成果，并比

较分析了不同功率控制协议算法的异同，为今后研究无线传感器功率方面的学者指明了方向。