[发明专利]实现功率控制的方法和装置以及管理邻居列表的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传输测量值、控制信号或类似信号的方法和系统，尤其涉及的是一种无线传感器网络中分布式实现功率控制的方法和装置以及管理邻居列表的方法。

背景技术

无线传感器网络是一种自组织、能量受限的无线网络技术，它依靠传感器节点采集信息并通过无线多跳的方式传回到基站。传感器节点由于受体积和成本的限制，通常采用能量有限的电池提供能量，由于整个网络中节点数量众多、分布广泛，工作环境通常比较恶劣，对节点的电池进行充电或者替换是十分困难的，所以控制能耗在传感器网络中有着及其重要的地位。传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块，随着集成电路的发展，处理器模块和传感器模块的功耗已经降得很低，绝大部分能量都消耗在无线通信模块上，无线通信模块每发送或者接收一帧的数据都需要消耗能量，因此，减少节点消耗的通信耗能，尤其是发射信号的功率，是延长传感器网络生命周期的最直接有效的途径。

目前的功率控制方法主要有网络级和节点级：网络级功率控制方法是为整个网络分配一个最大发射功率，实现过程简单，但是没有利用射频芯片功率可调的特点来达到节能的目的。节点级功率控制方法考虑到了发射功率可配置的问题，为每个节点对所有的邻居节点分配一个固定发射功率。

如果所述固定发射功率设定的过高，无疑浪费了节点的能量，而且在一定程度上造成了节点间的相互干扰，降低了信道的空间复用度；如果所述固定发射功率设定的过低，不能保证网络良好的连通性和必要的吞吐量，还会导致通信的冲突率增加。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现功率控制的方法和装置以及管理邻居列表的方法，无线传感器网络中的节点采用所述方法能够在保证了网络的连通性和更低的能耗。

为实现上述目的，本发明的基本构思是源节点在向目标节点发送信息包时，将发送功率的数值附加地也发送至目标节点，目标节点根据所述发送功率的数值获得修正信息并反馈至源节点，源节点利用该修正信息修正所述发送功率；循环渐进的将所述发送功率修正到最佳。

本发明提供的实现功率控制的方法，应用于无线传感器网络，包括以下步骤：A、源节点以发送功率向目标节点发送信息包，该信息包中包括所述发送功率的数值；B、源节点接收由所述目标节点根据所述发送功率的数值获得的修正信息，利用该修正信息修正所述发送功率。

所述的实现功率控制的方法，第一种方案是：所述修正信息是最小发送功率，所述步骤B包括以下步骤：B1、目标节点接收所述信息包时，获取感知信号强度；B2、目标节点根据所述感知信号强度、本节点的最小灵敏度以及所述发送功率的数值，计算本节点的最小发送功率并反馈至所述源节点；B3、源节点将所述最小发送功率赋予所述发送功率。

所述的实现功率控制的方法，第二种方案是：所述修正信息包括所述目标节点的感知信号强度和最小灵敏度，所述步骤B包括以下步骤：B1、目标节点接收所述信息包时，获取感知信号强度，并将该感知信号强度、本节点的最小灵敏度反馈至所述源节点；B2、源节点根据所述感知信号强度、最小灵敏度以及所述发送功率的数值计算所述目标节点的最小发送功率并保存；B3、源节点将所述最小发送功率赋予所述发送功率。

以上两种实现功率控制的方法的方案中，当所述目标节点的数量多于一个时，所述步骤B3中源节点执行以下步骤：B31、查找多个最小发送功率中的最大值；B32、将所述最大值赋予所述发送功率。

本发明还提供一种实现功率控制的装置，应用于无线传感器网络，该装置包括：设置在源节点上用于以发送功率发送信息包的发送模块，所述信息包中包括所述发送功率的数值；设置在源节点上与所述发送模块连接用于存储所述发送功率的存储模块；设置在目标节点上与所述发送模块连接用于接收所述信息包的接收模块；其中，还包括：设置在所述目标节点上与所述接收模块连接的第一模块，用于根据所述发送功率的数值获得修正信息；设置在所述源节点上与所述第一模块、存储模块连接的第二模块，用于利用所述修正信息修正所述发送功率。

作为以上实现功率控制的装置的第一种方案：所述第一模块包括：与所述接收模块连接的第一单元，用于获取接收模块的感知信号强度；与所述第一单元连接的第二单元，用于根据所述感知信号强度、本目标节点的最小灵敏度以及所述发送功率的数值计算本目标节点的最小发送功率；与所述源节点连接的第三单元，用于向所述源节点反馈所述最小发送功率；所述第二模块包括：与所述第三单元和存储模块连接的第四单元，将所述最小发送功率赋予所述发送功率。