簡介感測器節點的基本組成部分「感測器節點由哪四個部分組成」

設計無線感測器網路時最需要注意的就是能量的管理了，能量是感測網的生命支撐，它直關乎到整個網路的運行效率以及生命周期。因此對能量的有效管理就變得無比的重要了。

在無線網路通信中，能量消耗E與通信距離d存在關係：
無線感測器網路的節點體積小，發送端和接收端都貼近地面，干擾較大，障礙物較多，n通常接近於4，即通信能耗與距離的四次方成正比。從上述的關係式反映出，隨著通信距離的增加，能耗急劇增加，通常為了降低能耗，應盡量減小單跳通信距離。多個短距離跳的數據傳輸比一個長跳的傳輸能耗會低些。在感測器網路中要減少單跳通信距離，盡量使用多跳短距離的無線通信方式。

感測器節點通常由四個部分組成：處理器單元、無線傳輸單元、感測器單元和電源管理單元。感測器單元能耗與應用特徵相關，採樣周期越短、採樣精度越高，能耗越大。

而感測器單元的能耗要比處理器單元和無線傳輸單元的能耗低得多，可以忽略，通常只討論處理器單元和無線傳輸單元的能耗問題。

感測器網路結點個單元的能量消耗情況：

通信

從圖中可以看出絕大部分能量都消耗在了無線通信模塊上了。

感測器網路的電源節能方法：節能策略主要有休眠機制、數據融合等，

1、休眠機制的主要思想：當節點周圍沒有感興趣的事件發生時，計算與通信單元處於空閑狀態；把這些組件關掉或調到更低能耗的狀態，即休眠狀態。現有的無線收發器也支持休眠，而且可以通過喚醒裝置喚醒休眠中的節點，從而實現在全負載周期運行時的低能耗。

無線收發器有四種操作模式：發送、接收、空閑和休眠。

除休眠狀態，其他三種狀態的能耗都很大，空閑狀態的能耗接近於接收狀態；如果感測器節點不再收發數據時，最好把無線收發器關掉或進入休眠狀態以降低能耗。

採用休眠機制的網路協議：通常無線感測器網路的MAC協議都採用休眠機制，例如S-MAC協議。在協議中數據發送時，如果節點既不是數據的接收著也不是數據的發送者，就轉入休眠狀態，被喚醒後，如果有數據將要發生就競爭信道，如果沒有數據發送就偵聽其是否為下一個數據的接收者。S-MAC協議通過建立周期性的偵聽和休眠機制，減少節點的活躍時間，從而實現節能。

專門的節點功率管理機制：

1. 動態電源管理(DPM)：當節點周圍沒有感興趣的事件發生時，部分模塊處於空閑狀態；把這些組件關掉或調到更低能耗的狀態(即休眠狀態)，從而節省能量。動態電源管理中，狀態轉換消耗一定的能量，且有時延，所以狀態轉換策略非常重要。
2. 動態電壓調度（DVS）：微處理器執行單條指令所消耗的能量E與工作電壓V的平方成正比，即：

因此，動態改變微處理器的工作電壓和頻率，使得剛好滿足當時的運行需求，從而在性能和功耗之間 取得平穩。動態電壓調節要解決的核心問題是實現微處理器計算負荷與工作電壓及頻率間的匹配。

2、數據融合：

節能效果主要體現在路由協議的實現上；

無線通信消耗的能量佔總能量的很大部分，路由過程的中間節點並不是簡單的轉發所收到的數據，中間節點需對這些數據進行數據融合，只轉發有用的信息，有效地減少通信量。 LEACH路由協議就具有這種功能，能夠大幅度降低數據流量，從而可以減少能量的消耗。

其中LEACH協議，全稱是「低功耗自適應集簇分層型協議」 (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)，是一種無線感測器網路路由協議。基於LEACH協議的演算法，稱為LEACH演算法。它是一種自組織的在節點之間隨機分布能量負載的分層路由協議。工作原理：相鄰的結點形成簇並選舉簇首，簇內節點將數據發送給簇首，由簇首融合數據並把數據發送給用戶，其中，簇首完成簇內數據的融合工作，負責收集簇中各個節點的信息，融合產生出有用的信息，並對數據包進行壓縮，然後才發送給用戶，這樣就可大大減少數據流量，從而實現節能的目的了。