基于无线传感器网络能耗系统的研究

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方案。可以通过减少门等效电容,降低转换因子[α]、时钟频率[f]以及减少供电电压[V]来降低动态功率。其中,动态电压调节由于降低了供电电压,就会使门限延迟增加,就需要降低时钟频率。所以降低总功率[P]就是降低供电电压,因为动态功率[Pdyn]是供电电压平方的函数,并且还与静态功率成线性关系。文献[11]表明处理器MCU从200 MHz和1.5 V工作状态转换到150 MHz和1.2 V工作状态可以节省能耗一半以上。

动态电压调节技术就是利用节点的微处理器MCU在正常工作状态下不需要所有时刻都保持在峰值状态,从而动态改变MCU的工作电压和频率刚好满足当时的运行需求,以使在性能和能耗之间取得平衡。通过在CC2430芯片上做过测试,通过改变该芯片的分频比,经实验仿真得出了MCU的频率f与动态功耗[Pdyn]成线性关系,如图1所示。

微处理器MCU通过动态电压调节来提高能效的流程图如图2所示。

该流程图是用最高效的电压对信息进行加密处理以及确定相关数据处理的电压,其中信息头提供的信息决定了解密电压,微控制器会采用这个电压对剩余的包进行解密处理。处理完毕后,再根据具体的要求重新设置一个最有效的电压。微处理器的主程序和CC2430仿真器的主程序如下所示:

3 结 语

本文主要通过无线传感器网络的拓扑结构和动态电压调节技术来分析和研究其耗能系统。在网络拓扑结构中,通过实验数据验证了边界传输比内部传输消耗更多的能量。并且,当邻近节点数较少时,网络耗能较低;反之亦然。在动态电压调节的过程中,通过对CC2430芯片的测试得出了频率与功耗的近似线性关系。

除了这两种方法外,还有其他的方法也可以降低无线传感器网络的系统能耗。如采用变电压处理器来实现对处理器的电压调节和频率调节,从而可以达到降低能耗的目的。另外,通信过程的能耗对于无线传感器网络的应用至关重要,在这方面的研究,势必会成为无线传感器网络低功耗设计的一大趋势。

参考文献

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