传感器节点的微型化与能量管理

            传感器节点要高度集成化，保证对目标系统的特性不会造成影响，由此涉及的关键技术包括微型标签和传感器、嵌入式读取终端、片上集成射频、多波段射频天线、纳米材料以及与其他材料的整合等。

            能量管理是物联网必须首先面对的问题，这里主要指信息感知层的传感器网络的能量管理问题。传感器节点体积小，通常只能携带能量十分有限的电池。同时，由于节点数目多、分布区域广、环境复杂等因素，通过更换电池的方式补充能量是不现实的。如何进行高效能量管理来最大化网络生命是传感器网络面临的最大挑战之一。

            能量管理与节点和网络两个方面有关，从节点角度看•能量管理主要分为降低能耗和能量获取两大类。除了低功耗芯片组可以节约能耗外，节点操作系统中的动态能量管理和动态电压调节模块可以更有效利用资源。动态能量管理是指没有感兴趣的事件发生时，节点部分模块处于空闲状态。动态电压调节指节点微处理器负荷较低时，通过降低微处理器的工作电压和频率来降低处理能力，从而节约能耗。能量获取指节点通过太阳、生物、化学、震动等方式获得从其他形式的能量转化来的电能。另一方面，无线能量传输也是能量获取的研究方向之一。从网络角度看，主要是指通过设计能量有效的路由通信协议和数据收集机制等降低能耗，延长整个网络的生命周期。研究表明目前传感器节点的绝大部分能量消耗在通信模块上（见图12.14）,因此如何让节点在不需要通信时尽快进入睡眠状态是网络通信协议需要考虑的问题。另外，减少路由广播信息，在满足通信连通度的前提下尽量减少单跳通信距离等都是目前正在研究的解决方案。