传感器节点由哪四个部分组成（简介传感器节点的基本组成部分）

设计无线传感器网络时最需要注意的就是能量的管理了，能量是传感网的生命支撑，它直关乎到整个网络的运行效率以及生命周期。因此对能量的有效管理就变得无比的重要了。

在无线网络通信中，能量消耗E与通信距离d存在关系：

无线传感器网络的节点体积小，发送端和接收端都贴近地面，干扰较大，障碍物较多，n通常接近于4，即通信能耗与距离的四次方成正比。从上述的关系式反映出，随着通信距离的增加，能耗急剧增加，通常为了降低能耗，应尽量减小单跳通信距离。多个短距离跳的数据传输比一个长跳的传输能耗会低些。在传感器网络中要减少单跳通信距离，尽量使用多跳短距离的无线通信方式。

传感器节点通常由四个部分组成：处理器单元、无线传输单元、传感器单元和电源管理单元。传感器单元能耗与应用特征相关，采样周期越短、采样精度越高，能耗越大。

而传感器单元的能耗要比处理器单元和无线传输单元的能耗低得多，可以忽略，通常只讨论处理器单元和无线传输单元的能耗问题。

传感器网络结点个单元的能量消耗情况：

通信

从图中可以看出绝大部分能量都消耗在了无线通信模块上了。

传感器网络的电源节能方法：节能策略主要有休眠机制、数据融合等，

1、休眠机制的主要思想：当节点周围没有感兴趣的事件发生时，计算与通信单元处于空闲状态；把这些组件关掉或调到更低能耗的状态，即休眠状态。现有的无线收发器也支持休眠，而且可以通过唤醒装置唤醒休眠中的节点，从而实现在全负载周期运行时的低能耗。

无线收发器有四种操作模式：发送、接收、空闲和休眠。

除休眠状态，其他三种状态的能耗都很大，空闲状态的能耗接近于接收状态；如果传感器节点不再收发数据时，最好把无线收发器关掉或进入休眠状态以降低能耗。

采用休眠机制的网络协议：通常无线传感器网络的MAC协议都采用休眠机制，例如S-MAC协议。在协议中数据发送时，如果节点既不是数据的接收着也不是数据的发送者，就转入休眠状态，被唤醒后，如果有数据将要发生就竞争信道，如果没有数据发送就侦听其是否为下一个数据的接收者。S-MAC协议通过建立周期性的侦听和休眠机制，减少节点的活跃时间，从而实现节能。

专门的节点功率管理机制：

1. 动态电源管理(DPM)：当节点周围没有感兴趣的事件发生时，部分模块处于空闲状态；把这些组件关掉或调到更低能耗的状态(即休眠状态)，从而节省能量。动态电源管理中，状态转换消耗一定的能量，且有时延，所以状态转换策略非常重要。
2. 动态电压调度（DVS）：微处理器执行单条指令所消耗的能量E与工作电压V的平方成正比，即：

因此，动态改变微处理器的工作电压和频率，使得刚好满足当时的运行需求，从而在性能和功耗之间 取得平稳。动态电压调节要解决的核心问题是实现微处理器计算负荷与工作电压及频率间的匹配。

2、数据融合：

节能效果主要体现在路由协议的实现上；

无线通信消耗的能量占总能量的很大部分，路由过程的中间节点并不是简单的转发所收到的数据，中间节点需对这些数据进行数据融合，只转发有用的信息，有效地减少通信量。 LEACH路由协议就具有这种功能，能够大幅度降低数据流量，从而可以减少能量的消耗。

其中LEACH协议，全称是“低功耗自适应集簇分层型协议” (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)，是一种无线传感器网络路由协议。基于LEACH协议的算法，称为LEACH算法。它是一种自组织的在节点之间随机分布能量负载的分层路由协议。工作原理：相邻的结点形成簇并选举簇首，簇内节点将数据发送给簇首，由簇首融合数据并把数据发送给用户，其中，簇首完成簇内数据的融合工作，负责收集簇中各个节点的信息，融合产生出有用的信息，并对数据包进行压缩，然后才发送给用户，这样就可大大减少数据流量，从而实现节能的目的了。