基于SWIPT的传感器网络——知识扫盲

目录

1.无线传感器网络简述

2.无线传感器面临的能量问题

3.可行的方案

4.系统模型

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1.无线传感器网络简述

无线传感器网络Wireless Sensor Networks，WSN是一种由部署在检测区内由廉价微型传感器节点组成的无线多跳自组织网络系统，网络中的节点通过协作的方式对检测区域内的信息进行感知、采集、协作的方式进行处理，最终将信息传送给用户检测中心。无线传感器网络有传感器节点、汇聚节点（Sink）和用户管理中心组成。

目前的无线电网络的应用在军事、环境监测、医疗护理、目标跟踪、智能交通等领域，尤其是一些矿井、核电站、森林火灾和地震监测等高危环境中，利用无线传感器网络可以对这些复杂的环境进行实时监测。

传感器网络中的信息传递由终端节点进行发送和接收，当终端节点接收到采集的信息的命令后，就从睡眠状态进入工作状态，每个节点将自己探测到的信息采集，并信息采集经过多跳的方式传送给汇聚节点，汇聚节点将信息进行处理后再传送给终端用户。

2.无线传感器面临的能量问题

无线传感器已经得到广泛的关注和应用，但是作为一种新兴的网络依旧存在许多技术问题和难题，包括拓扑技术路由技术、覆盖控制、通信技术、安全技术、节点定位、节能技术等关键问题，而本文着重讨论WSN的蓄能技术。

WSN中的节点一般采用电池供电，携带的能量是非常有限的，而且节点的能量在投放前都固定好的，那么就对一些大量的、体积较小的传感器节点来说更换电池或者为其进行有线充电都是非常耗费成本的，而节点能量很大程度上决定了整个网络的生存周期。

3.可行的方案

将无线携能通信Simulataneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT技术运用到传感器网络中，可以解决无线能量传输的问题。SWIPT利用从射频Radio Frequency, RF信号中收集能量和信息为本节点蓄能。

SWIPT的优势：与太阳能采集等传统能量采集技术相比，无线能量传输技术具有稳定和可靠的特点。具体的SWIPT介绍跳转《中继协作传输的SWIPT——知识扫盲》。

4.系统模型

无线传感器网络拓扑

 

路由树由GPRS算法建立，假设每个节点都可以收发RF信号，那么节点既可以收集能量又能接收信息。且每个节点都具有充电电池，能够缓存采集的能量，节点的接受电路如下图。

对每个时隙进行划分