[发明专利]无线传感器网络中的实际能量模型及功率优化控制方法

权利要求书

1、一种无线传感器网络中的实际能量模型，其特征在于：该实际能量模型基于LR-WPAN网络中成功发送一个数据包的整个过程，包括发送端和接受端的能量模型；

发送端能量消耗模型是：

E_TX(i，d，L_pack)＝E_TX(i，d，L_pack|Success)+

E_{TX_F}(i，d，L_pack|PF)+E_{TX_F}(i，d，L_pack|AF)                    (1)

接受端能量消耗模型是：

E_RX(i，d，L_pack)＝E_RX(i，d，L_pack|Success)+

E_{RX_F}(i，d，L_pack|PF)+E_{RX_F}(i，d，L_pack|AF)                    (3)

式中，E_TX(·|Success)和E_RX(·|Success)表示成功发送一个数据包发送端与接收端所需要的能量。E_{TX_F}(·|PF)，E_{RX_F}(·|PF)，E_{TX_F}(·|AF)and E_{RX_F}(·|AF)

E_{TX_F}(·|PF)，E_{RX_F}(·|PF)，E_{TX_F}(·|AF)和E_{RX_F}(·|AF)表示当数据包或确认包传输失败的情况下，发送端与接收端所消耗高的能量。

成功传送数据包和确认包，其能量模型为：

E_TX(i，d，L_pack|Success)＝E_{PD_IDLE}+E_{IDLE_TX}(i)+E_{TX_D}(i，L_pack)

+E_{TX_RX}(i)+E_{RX_A}(L_ACK)+E_{RX_IDLE}+E_{IDLE_PD}                       (4)

E_RX(i，d，L_pack|Success)＝E_{PD_IDLE}+E_{IDLE_RX}(i)+E_{RX_D}(L_pack)

+E_{RX_TX}(i)+E_{TX_A}(i，L_ACK)+E_{TX_IDLE}+E_{IDLE_PD}                    (5)

数据包传送失败，其能量模型为：

E_{TX_F}(i，d，L_pack|PF)＝N_PF(i，d，L_pack)×

[E_{TX_D}(i，L_pack)+E_{TX_SE}(i)+E_Sense(T_timeout)+E_{SE_TX}(i)]         (6)

E_{RX_F}(i，L_pack|PF)＝N_PF(i，d，L_pack)×

[E_{RX_D}(L_pack)+E_{RX_OSC}+E_OSC(T_timeout)+E_{OSC_RX}]                  (7)

确认包传送失败，其能量模型为：

E_{TX_F}(i，d，L_pack|AF)＝N_AF(i，d，L_pack)×

[E_{TX_D}(i，L_pack)+E_{TX_RX}(i)+E_{RX_A}(L_ACK)+E_{RX_TX}(i)]                (8)

E_{RX_F}(i，L_pack|AF)＝N_AF(i，d，L_pack)×

[E_{RX_D}(L_pack)+E_{RX_TX}(i)+E_{TX_A}(i，L_ACK)+E_{TX_RX}(i)]                (9)

2、一种无线传感器网络的功率优化控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

A)根据具体的无线通信环境以及数据包长度，确定所需要的最优发送功率级；

B)用公式(4)-(9)计算发送端和接收端所消耗的总能量；

C)利用公式(1)和(3)得到发送端能量消耗E_TX(·|Success)和接受端能量消耗E_RX(·|Success)；

D)优化发送功率级，以使成功发送一个包所消耗的能量达到最小，得到功率控制方法。