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ZigBee无线节点电池功率的优化1

上网日期: 2008年03月01日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:ZigBee? 无线传感器网络? 无线节点电池?

作者:UC San Diego,Saul Lopez

圣地亚哥气电公司即将推出一个野心勃勃的先进计量架构(AMI)家域网(HAN)来用于该地区的需求响应(DR)和能源效率(EE)项目。目前该公司正在和当地的圣地亚哥州立大学、加州大学圣地亚哥分校以及加州大学伯克利分校合作,以开发一个高效、可靠且低成本的AMI HAN无线系统,用于控制圣地亚哥日益增加的能源需求。

运行这类系统必须考虑的一个重要因素就是无线设备电池的优化。我们需要设计出高能效的通讯节点来优化电池寿命。其中一个可以用来执行HAN系统的方法就是利用ZigBee无线技术。

ZigBee是一种无线技术软件协议,堆栈于802.15.4物理PHY和媒体访问控制MAC层之上;媒体访问控制MAC层又包含了采用免许可费的868/915/2.4 GHz频带的无线个域网(WPAN)。由于ZigBee的无线技术属性,以及最终设备/传感器都有可能采用电池供电,所以我们必须找到正确的方法来优化电池的效率和寿命。因此,延长无线传感器节点的电池寿命和优化就变得必不可少且至关重要。这是在设计ZigBee无线传感器网络时必须研究并实现的。

在处理无线节点时,有三个主要的方法可以对电池进行优化,包括电池管理、传输功率和系统功率。本文将主要讨论传输功率的管理,尤其从天线设计、功率校准和时间性控制等方面来讨论。

为了扩大信号范围,我们可以通过增加天线的方向增益并降低每次传输的功率要求来优化能效(天线的方向分为单向、全方向 - 天线向各个方向辐射功率和双向-向两个相反的方向辐射功率)。

从定义上来讲,天线的方向增益是“测量辐射功率在某个特定方向的集中的参数”。这样的目的是在传输过程中将所耗费的能量尽可能多地导向一个方向而不是向各个方向发散,从而增强某个方向信号的功率强度。

电灯泡和手电筒之间的对比就跟这个很类似。电灯泡和手电筒都能够发光,但是由于手电筒的光是汇聚到一个方向的,所以它在这个方向的光照强度是最强的。而手电筒的缺点当然就是它无法同时照射到其它方向。如果能够以这样的方式来处理HAN物理拓扑以将信号不足的情况最小化,也不失为一个不错的选择。


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