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摘 要： 无线传感器网络必须在功率控制机制下才能获得最佳的整体性，然而其在应用中因为环境和控制技术的限制会出现系统不稳定或者能耗过高的情况，所以必须采用针对性与综合性的控制技术来满足系统的需求，让无线传感器网络在使用中获得最佳的传递效率。
关键词： 无线传感器网络；限制问题；功率控制
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1220017-01
1 限制无线传感器网络应用的问题分析
在实际应用中，无线传感器网络会受到多种外部干扰，这就要求频率控制必须与环境因素相适应，在此基础上功率控制就会在多个层面上需要调试以改变受限问题。具体有三个方面的：
1.1 网络拓扑的优化限制
在传感器网络应用中，网络的拓扑控制和优化的意义十分重要，其中主要包括：网络生存空间；通讯干扰的降低提高通信效率；提供必要的基础性协议；影响数据有效融合；控制节点失效的干扰。此时功率控制可以在满足网络覆盖与通信质量的前提下，利用改变节点发射功率的计算来选择最佳的相邻节点，从而降低整个系统的功率输出。在研究中基于节点度数的控制算法可以在控制中调整发射功率的大小来维持每个节点的度数平衡，进而实现对相邻节点的数量控制，从而实现整个网络的优化，提高了网络范围内的信道复用率，降低了网络内的竞争强度。另外，在优化方面还可以利用最佳的节点数来实现对网络的优化，针对网络节点分布够均匀的网络环境，利用三级公路控制的策略可以在邻居维护的列表中选择最佳的邻居节点，按照区内的节点密度进行自我适应性的发射功率调试。在一些层次性的算法中，也可将功率控制策略进行应用。如最典型的成簇计算方式，即在网络选择一个簇首然后利用其扩大功率直接与相关节点完成通信。
1.2 网络拓扑的限制问题
在无线传感网络中，拓扑控制也是限制其应用的一个重要问题，其对网络的消息多跳传输影响较大，所以对网络的实际应用效率也产生了影响。在应用中可以改变其功率来实现网络拓扑合理的目标，同时选择最佳路径实现网络高效性。通常都需要保证最大功率的拓扑结构并将传输功率降至最低，是网络建立与运行的基本要求。如LAPC和RPAR侧重的是改善网络的应用性能与路由协议的影响而设计的，多数研究也是通过网络层中的功率控制技术来改善网络的相关性能，增加其拓扑效果。
1.3 MAC层的性能优化限制
无线传感器网络在应用中需要对全局进行控制，以此突出传输的效率提升与性能稳定。在MAC层中的控制是保证整个网络局部优化性能的重要措施，在MAC层功能控制在TDMA、CDMA等网络中主要是按照信息需要，尽量降低在传输中消耗的能源，而在竞争机制的网络中，主要的目标就是要降低网络竞争的高强度，提高信道复用的效率，优化整个网络中的性能。再有，PCM、DPC等计算方式是通过周期性地扩大发射功率来消除不对称的发射功率对撞的消耗问题；PCDC的方式则引入了多信道共同工作的技术；SHUSH则是利用最优的功率传输性能来保证MAC层的优化。总之，在应用中传感器网络是基于MAC层功率的控制研究以及算法比较集中，主要的思路就是克服功率控制中理论上的局限性，即将理论与实际进行结合，并付诸实际应用，这样的过程往往较为复杂，这也是限制无线传感器网络应用的一个重要问题。
1.4 跨层优化的限制
在无线感应网络应用中，还需要注意对跨层优化的控制，因为无线传感器网络的应用中，各个层支之间的信息交互是十分重要的，其必须突出协作才能完成整个系统的通讯高效化，如果不同层次的协作不协调则会影响整个系统的工作效率。应根据应用目标、约束条件、网络特征等调整各层的协调方式，才能保证网络性能，从而满足用户对不同服务的需求，传感器网络中也必须利用跨层的优化来稳定网络效率。
2 无线传感器网络的功率控制技术分析
无线传感器网络的应用是在电子技术的基础上建立的，其分为多个层次，应用的第一阶段，主要是要提高系统的集成性，缩小网络的设备体积，利用微型处理器的技术来集成采集端的各项功能；第二阶段，则是在节点相互间的协议协调上，主要是就利用传输的模式与算法来提高系统的效率，进而实现高效运行降低能耗，其核心的技术就是功率控制。就目前的情况看功率控制技术包括以下几个层面：
2.1 链路功率控制
在实际应用中要保证通信信道的高效率就必须增加复用的效率，在链路层的复用率就成了重要的控制核心。在现有的通讯协议中，控制数据包和信息数据包的都是利用最大功率进行相互传递，这样主要是保证网络连接的可靠性，但是这样的控制会形成不必要的浪费，在此时就需要进行功率控制来降低系统能耗，通常都会对两种数据进行区别对待，数据包用大功率传递而信息数据包则利用小功率传递，这样就可在最大限度上降低成本。这样的方式主要是解决系统基本层能耗增加的情况，在此方面进行功率控制时有以下几种方式：
1）限制功率：在现有的技术条件下，通常利用限制功率输出的方式进行控制，因为网络节点是利用信道评估和拓扑评估、功率反馈等来调整功率输出，这样的方式在应用中对网络质量要求不高，在保证有效传输的条件下降低发射功率的余量，这样就可实现有效调节。
2）提高信号的利用效率：在无线传感器网络中，采用全向天线的方式此时不需要传递的方向上也会存在信号发送，这样就造成了整个系统的资源浪费，如果改变其他方式来实现传递，如定向天线或者智能化天线等，可以解决此类问题，而在信号接收强度需要进行改变的时候则可智能化的改变发射强度和功率，以此降低能量消耗。
3）抗干扰技术：无线网络中节点间能否实现正常通信好取决于接收点的信噪比，如果其高于接收点的门限，则会造成信号质量的下降，衡量信号的质量的标准不是信号的接收功率，而是
信号和信号干扰比，即在接收功率中存在信号的功率和总功率之间的比值，或者信噪比，也即是接收功率中信号功率与噪声的比例。在噪声的干扰下，问题的重点就是降低噪声的负面影响。此时就需要降低网络节点的全局性功率发射，即达到一个平衡，以此从全网上降低信噪比。 4）规避干扰：在MAC层面上功率控制需要在共享信道的情况下，来降低噪声对系统的干扰，保证在系统中噪声消化能量最低，可以采用干扰规避的机制。在一个节点进行传输的时候，当计算当前的信噪比是可以对一个潜在的干扰点进行规避，这样就可将其他的节点所要产生的冲突进行避免，并以此调整其发生功率的上限，从而实现功率控制。
2.2 系统网络层功率控制
无线传感器网络中网络层的公路控制主要是对拓扑信息的获取进行操控，主要是解决两个层面的问题，一个是在指定网络中获得最小的功率来实现全网的畅通；其次是调整节点发射功率的性能，保证全网效率。目前较为可行的方式是分布式的启发算法来动态化的控制网络层的功率。其本质就是当拓扑环境发生改变的时候，利用节点路由协议的邻居节点信息或者网络拓扑信息来动态化调试功率，最终使得节点的发射功率降至最低。
再有就是节点利用自身的运行链路状态来调节，此时路由器协议与链路类型都是影响其操作的基本数据。最初所有节点都是以最大功率进行发送，并将网络拓扑记录在数据库中。前面的方式增加或者减小发送功率。当出现一个新的路由信息的时候，如果获得拓扑信息表明网络已经分裂，则节点可以改为最大功率发射。如果拓扑信息表明网络为单相链路，则节点应增加自身功率来形成双向链路，修复该链路。
2.3 跨越控制技术
无线传感器网络是分层工作的，所以功率控制不能仅仅局限在一个层次内，网络涉及到物理层、链路层、网络层、传输层等等。所以功率控制应是一个适应全系统的控制技术。如功率的调节影响信号跨层传输的正确性，是否可以到达接收端，从而影响到物理层、MAC层；节点采用过大的功率实际上会造成系统阻塞，而这时传输层的控制任务。目前在跨层调节中，需要针对场地、环境等进行具体实施与操作，从而让功率控制适应现场需求。
3 结束语
无线传感器网络在应用中会受到多种限制，其中自身的适应性功率控制是最为突出的因素。在实际应用中必须采用有效的功率控制技术才能保证整个系统的稳定性与可靠性，更重要的是降低整个系统的能源消耗，以最佳的传输效率来获得最大的网络整体性。
参考文献：
[1]李敏、熊丽，无线传感器网络在移动发布平台中的应用探索与研究[J].中国民营科技与经济，2008（07）.
[2]Cristian Toma，Vivien Delport.创建经济实惠的无线传感器网络[J].中国电子商情（基础电子），2011（Z1）.
[3]华旭峰、刘源、赵泓晨，无线传感器路由协议与应用研究[J].科技创新导报，2009（02）.
[4]吉利萍，无线传感器网络MAC协议的研究[J].科技创新导报，2009（18）.
[5]郭石军、罗挺、卿太平，基于无线传感器网络的AGV定位方法研究[J].物流技术，2010（07）.
关键词： 无线传感器网络；限制问题；功率控制
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1220017-01
1 限制无线传感器网络应用的问题分析
在实际应用中，无线传感器网络会受到多种外部干扰，这就要求频率控制必须与环境因素相适应，在此基础上功率控制就会在多个层面上需要调试以改变受限问题。具体有三个方面的：
1.1 网络拓扑的优化限制
在传感器网络应用中，网络的拓扑控制和优化的意义十分重要，其中主要包括：网络生存空间；通讯干扰的降低提高通信效率；提供必要的基础性协议；影响数据有效融合；控制节点失效的干扰。此时功率控制可以在满足网络覆盖与通信质量的前提下，利用改变节点发射功率的计算来选择最佳的相邻节点，从而降低整个系统的功率输出。在研究中基于节点度数的控制算法可以在控制中调整发射功率的大小来维持每个节点的度数平衡，进而实现对相邻节点的数量控制，从而实现整个网络的优化，提高了网络范围内的信道复用率，降低了网络内的竞争强度。另外，在优化方面还可以利用最佳的节点数来实现对网络的优化，针对网络节点分布够均匀的网络环境，利用三级公路控制的策略可以在邻居维护的列表中选择最佳的邻居节点，按照区内的节点密度进行自我适应性的发射功率调试。在一些层次性的算法中，也可将功率控制策略进行应用。如最典型的成簇计算方式，即在网络选择一个簇首然后利用其扩大功率直接与相关节点完成通信。
1.2 网络拓扑的限制问题
在无线传感网络中，拓扑控制也是限制其应用的一个重要问题，其对网络的消息多跳传输影响较大，所以对网络的实际应用效率也产生了影响。在应用中可以改变其功率来实现网络拓扑合理的目标，同时选择最佳路径实现网络高效性。通常都需要保证最大功率的拓扑结构并将传输功率降至最低，是网络建立与运行的基本要求。如LAPC和RPAR侧重的是改善网络的应用性能与路由协议的影响而设计的，多数研究也是通过网络层中的功率控制技术来改善网络的相关性能，增加其拓扑效果。
1.3 MAC层的性能优化限制
无线传感器网络在应用中需要对全局进行控制，以此突出传输的效率提升与性能稳定。在MAC层中的控制是保证整个网络局部优化性能的重要措施，在MAC层功能控制在TDMA、CDMA等网络中主要是按照信息需要，尽量降低在传输中消耗的能源，而在竞争机制的网络中，主要的目标就是要降低网络竞争的高强度，提高信道复用的效率，优化整个网络中的性能。再有，PCM、DPC等计算方式是通过周期性地扩大发射功率来消除不对称的发射功率对撞的消耗问题；PCDC的方式则引入了多信道共同工作的技术；SHUSH则是利用最优的功率传输性能来保证MAC层的优化。总之，在应用中传感器网络是基于MAC层功率的控制研究以及算法比较集中，主要的思路就是克服功率控制中理论上的局限性，即将理论与实际进行结合，并付诸实际应用，这样的过程往往较为复杂，这也是限制无线传感器网络应用的一个重要问题。
1.4 跨层优化的限制
在无线感应网络应用中，还需要注意对跨层优化的控制，因为无线传感器网络的应用中，各个层支之间的信息交互是十分重要的，其必须突出协作才能完成整个系统的通讯高效化，如果不同层次的协作不协调则会影响整个系统的工作效率。应根据应用目标、约束条件、网络特征等调整各层的协调方式，才能保证网络性能，从而满足用户对不同服务的需求，传感器网络中也必须利用跨层的优化来稳定网络效率。
2 无线传感器网络的功率控制技术分析
无线传感器网络的应用是在电子技术的基础上建立的，其分为多个层次，应用的第一阶段，主要是要提高系统的集成性，缩小网络的设备体积，利用微型处理器的技术来集成采集端的各项功能；第二阶段，则是在节点相互间的协议协调上，主要是就利用传输的模式与算法来提高系统的效率，进而实现高效运行降低能耗，其核心的技术就是功率控制。就目前的情况看功率控制技术包括以下几个层面：
2.1 链路功率控制
在实际应用中要保证通信信道的高效率就必须增加复用的效率，在链路层的复用率就成了重要的控制核心。在现有的通讯协议中，控制数据包和信息数据包的都是利用最大功率进行相互传递，这样主要是保证网络连接的可靠性，但是这样的控制会形成不必要的浪费，在此时就需要进行功率控制来降低系统能耗，通常都会对两种数据进行区别对待，数据包用大功率传递而信息数据包则利用小功率传递，这样就可在最大限度上降低成本。这样的方式主要是解决系统基本层能耗增加的情况，在此方面进行功率控制时有以下几种方式：
1）限制功率：在现有的技术条件下，通常利用限制功率输出的方式进行控制，因为网络节点是利用信道评估和拓扑评估、功率反馈等来调整功率输出，这样的方式在应用中对网络质量要求不高，在保证有效传输的条件下降低发射功率的余量，这样就可实现有效调节。
2）提高信号的利用效率：在无线传感器网络中，采用全向天线的方式此时不需要传递的方向上也会存在信号发送，这样就造成了整个系统的资源浪费，如果改变其他方式来实现传递，如定向天线或者智能化天线等，可以解决此类问题，而在信号接收强度需要进行改变的时候则可智能化的改变发射强度和功率，以此降低能量消耗。
3）抗干扰技术：无线网络中节点间能否实现正常通信好取决于接收点的信噪比，如果其高于接收点的门限，则会造成信号质量的下降，衡量信号的质量的标准不是信号的接收功率，而是
信号和信号干扰比，即在接收功率中存在信号的功率和总功率之间的比值，或者信噪比，也即是接收功率中信号功率与噪声的比例。在噪声的干扰下，问题的重点就是降低噪声的负面影响。此时就需要降低网络节点的全局性功率发射，即达到一个平衡，以此从全网上降低信噪比。 4）规避干扰：在MAC层面上功率控制需要在共享信道的情况下，来降低噪声对系统的干扰，保证在系统中噪声消化能量最低，可以采用干扰规避的机制。在一个节点进行传输的时候，当计算当前的信噪比是可以对一个潜在的干扰点进行规避，这样就可将其他的节点所要产生的冲突进行避免，并以此调整其发生功率的上限，从而实现功率控制。
2.2 系统网络层功率控制
无线传感器网络中网络层的公路控制主要是对拓扑信息的获取进行操控，主要是解决两个层面的问题，一个是在指定网络中获得最小的功率来实现全网的畅通；其次是调整节点发射功率的性能，保证全网效率。目前较为可行的方式是分布式的启发算法来动态化的控制网络层的功率。其本质就是当拓扑环境发生改变的时候，利用节点路由协议的邻居节点信息或者网络拓扑信息来动态化调试功率，最终使得节点的发射功率降至最低。
再有就是节点利用自身的运行链路状态来调节，此时路由器协议与链路类型都是影响其操作的基本数据。最初所有节点都是以最大功率进行发送，并将网络拓扑记录在数据库中。前面的方式增加或者减小发送功率。当出现一个新的路由信息的时候，如果获得拓扑信息表明网络已经分裂，则节点可以改为最大功率发射。如果拓扑信息表明网络为单相链路，则节点应增加自身功率来形成双向链路，修复该链路。
2.3 跨越控制技术
无线传感器网络是分层工作的，所以功率控制不能仅仅局限在一个层次内，网络涉及到物理层、链路层、网络层、传输层等等。所以功率控制应是一个适应全系统的控制技术。如功率的调节影响信号跨层传输的正确性，是否可以到达接收端，从而影响到物理层、MAC层；节点采用过大的功率实际上会造成系统阻塞，而这时传输层的控制任务。目前在跨层调节中，需要针对场地、环境等进行具体实施与操作，从而让功率控制适应现场需求。
3 结束语
无线传感器网络在应用中会受到多种限制，其中自身的适应性功率控制是最为突出的因素。在实际应用中必须采用有效的功率控制技术才能保证整个系统的稳定性与可靠性，更重要的是降低整个系统的能源消耗，以最佳的传输效率来获得最大的网络整体性。
参考文献：
[1]李敏、熊丽，无线传感器网络在移动发布平台中的应用探索与研究[J].中国民营科技与经济，2008（07）.
[2]Cristian Toma，Vivien Delport.创建经济实惠的无线传感器网络[J].中国电子商情（基础电子），2011（Z1）.
[3]华旭峰、刘源、赵泓晨，无线传感器路由协议与应用研究[J].科技创新导报，2009（02）.
[4]吉利萍，无线传感器网络MAC协议的研究[J].科技创新导报，2009（18）.
[5]郭石军、罗挺、卿太平，基于无线传感器网络的AGV定位方法研究[J].物流技术，2010（07）.