[发明专利]无线传感器网络多级发射功率配置方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及无线网络发射功率控制技术领域，尤其是无线网络节点发射功率的优化的配置方法。

二、背景技术

无线传感器网络发射功率控制技术的主要目的是在发起通信业务之前设定合理的发射功率，实现以最小的发射功率完成通信任务，进而降低通信过程中的能量消耗，提高整个网络的能量利用率。除此之外，发射功率控制技术还有如下三点重要作用：

（1）调整网络拓扑结构

调整节点发射功率能够改变节点的通信距离，网络连通性也相应的随之改变，设定过小的发射功率可能会导致网络具有较差的连通性，出现彼此无法通信的孤岛节点群，从而影响网络的正常通信。设定过高的发射功率可以保证网络的连通性，但是却会造成能量的浪费，而且会降低频谱的空间复用度，加剧MAC层的竞争冲突。

（2）减少网络竞争冲突

发射功率控制技术可以降低数据包的竞争冲突、提高MAC层（介质访问控制层）能量使用效率。当网络中的两个节点同时发送数据包时会产生冲突，此时两个数据包都有可能遭到损坏，那么节点通信模块在发送和接收数据包上消耗的能量就浪费了。发射功率控制技术在保证节点有一定数量邻居节点的前提下，尽可能的减小冲突域，降低MAC层的冲突概率，提高MAC层能量使用效率。

（3）消除“远近效应”

发射功率控制技术可以有效的降低或者消除网络中的“远近效应”问题。如果网络中多个节点以相同的发射功率同时发送信号，他们彼此就会产生干扰，如果网络拓扑比较密集，通信链路较多，微弱的干扰叠加后也能合成较大的干扰并显著降低网络性能，而采用功率控制技术能够有效的解决这种问题。

本发明中涉及和缩略语和关键术语定义：IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers美国电气和电子工程师协会；MAC Media Access Control媒体接入控制；MTPCM Multi-level Transmission Power Control Method 多级发射功率控制方法；WSN Wireless sensor networks无线传感器网络；TPC Transmission power control发射功率控制；RSSI Received Signal Strength Indication接收信号强度指示。

现有技术中对的发射功率控制技术的实现方案主要有二种：

其一是基于距离的发射功率设定方法，其主要思路是根据网络节点之间的通信距离划分成若干功率等级（一般在5个左右），发射节点在通信之前获取其实际需求的通信距离，根据通信距离和实际通信所需求发射功率之间的关系，选择对应的发射功率进行数据通信。

如图1中的Mesh网络的拓扑结构中，节点的发射功率被分为5个功率等级，根据实际的通信距离选择不同的功率等级，如图1中节点A可以和网络中其他任意节点直接通信，节点A和节点B、C、D、E、F这五个节点的实际通信距离分别标识为等级1，2，1，3，4。基元距离等级为1，表示最近的通信距离范围，如节点A、B之间的距离；等级5表示两通信节点处于最远的距离等级。具体距离功率对照如表1所示，等级1对应通信距离在10米之内，等级2对应10米至20米范围，等级3对应20米至30米范围，等级4对应30米至40米范围，等级5对应40米以上，相应的各网络节点的在不同通信链路上使用的最终功率等级就依据两节点之间的通信距离设定。

表1距离功率对照表