依据电池供电的传感器网络一般运行在火山地带、战区等人无法挨近的恶劣乃至风险的长途环境之中，网络节点的电源替换或再充电等作业一般无法进行。广泛散布于被测环境的传感器节点既要担任搜集灵敏数据，又要完结数据传输的路由等功用;并且，进犯者还或许会使用侵吞节点向网络中注入很多的虚伪数据包，致使节点在传输这些数据包时耗尽能量而失掉功效。因而，网络节点电源的无法替换性使能量耗费问题相关于传感器网络的其他关键技能而言尤为重要;在不影响功用的前提下，规划有用的能量耗费操控战略成为传感器网络软硬件规划中的中心问题。
1 传感器网络节点组成及其能量剖析
典型的传感器网络体系结构一般由散布的传感器节点、接纳发送器、互联网和用户界面等构成。其间，传感器节点作为网络中的独立作业实体，其根本的功用子系统包含供电子系统、传感子系统、核算子系统和通讯子系统等，如图1所示。
1.1 供电子系统
供电子系统由电池和ACDC转换器等模块构成，其首要使命是为其他各个子系统供给动力。
电池作为节点最首要的能量来历，其功用与容量至关重要。尽管添加电池容量能够延伸供电子系统的能量供给时刻，但选用有用的再充电技能或是太阳能等再生功用源则更利于确保供电子系统的能量来历，为其他子系统完结继续性的能量供给。一种新的依据i?Bean无线技能和“能量取得”技能、靠感应振动能量转换器作业的i?Bean无线发射机[3],在没有电池供电的情况下，能由在50~100 mg力效果下的28~30 Hz振动发生1.2~3.6 mV的电压，并答应在30 m间隔上以115 kbps速率发送数据，为战胜长途无线传感器网络面对的电池作业时刻短等问题供给了一种有用的处理途径。
1.2 传感子系统
传感子系统由一组传感器和ADC操控器等构成，首要使命是担任采样/搜集被测控目标的灵敏信息，并转换成相应的数字信息。
抱负情况下，传感子系统自动检测周期性和非周期性两类事情时[4],其能量耗费总量可简略归纳为单次采样耗费的能量与采样次数的乘积。因而，要操控该子系统的能量耗费有必要从以下两个方面进行：一是操控单次数据采样所耗费的能量，二是操控采样频率。前者可经过选用低功耗器材，从元器材自身有用操控单次数据采样的能量耗费。关于后者而言，因为传感器网络很多散布节点中往往是成组节点去监测相同的目标或灵敏数据，有挑选性地削减单个节点的采样频率并不会对被测数据有用性和完好性形成损坏，只需依据使用需求合理设置节点采样使命的激活准则，就能在确保数据准确性的前提下，较好地操控该子系统的能量耗费。
图1传感器网络节点结构框图
1.3 核算子系统
核算子系统包含微处理器/微操控器、存储器和I/O接口电路等硬件;担任操控传感器、履行通讯协议和处理传感数据等软件算法;是节点的操控和核算中心。
作为节点的功用操控中心和数据核算中心，核算子系统功用杂乱，与其他各个子系统联络严密，因而，核算子系统的功用强弱、功用凹凸、在不同作业状况(活动、闲暇和休眠等)的继续时长以及不同状况间的彼此切换等，都会严峻影响整个节点的能量耗费。低功耗器材、当令休眠和闲暇时的降频技能，都是硬件上削减核算子系统能量耗费的常用技能，节点间的功用轮换则使从网络的全体来完结网络节点的能量耗费相对均衡。
自组织的簇生成、传输数据的加密/解密以及通讯链路的树立和保护等，都是经过履行相应的指令序列来完结的，算法越杂乱，指令条数就越多，耗费的能量也就越大。但是，算法是有用性、牢靠性和杂乱性的对立统一体，有用、牢靠的算法往往具有较高的杂乱性;简略算法的有用性、牢靠性则或许不适应于使用需求。使用环境的多样性和不确定性，使得软件算法的能量耗费远比硬件的能量耗费操控困难，既要满意使用环境的需求，还要尽或许下降软件算法的杂乱性。
别的，资源受限的传感器网络节点还易于遭受物理损坏进犯，使得非对称密钥办理协议等其他核算机网络中遍及选用的操控机制和数据处理算法并不适合于传感器网络。依据使用环境的需求，传感器网络对各操控和数据处理算法往往会有不同层次的要求。因而，每种操控或数据处理算法都是传感器网络中的十分具有挑战性的研讨范畴，需求依据节点动力的发展水平和技能特色，大幅度改造现有的老练算法，或从头规划新的处理算法，乃至于在必要的时分;还可经过恰当下降网络或节点的功用来操控节点能量耗费，以有用延伸网络的生命周期。
1.4 通讯子系统
由无线收发部件构成的通讯子系统担任节点的通讯使命。无线收发部件选用的调制方法、数据率、发射功率和操作周期等都是影响通讯子系统能量耗费的关键因素。别的，因为通讯元器材自身的物理特性等原因，通讯子系统即便处于闲暇期，也有着与接纳期简直附近的能量耗费。因而，在没有通讯使命时，应尽或许地使通讯子系统进入休眠期，而不是让其处于闲暇期。
短间隔无线通讯和削减网络通讯流量是通讯子系统能量耗费操控的首要手法。传感器网络中遍及选用的级跳通讯便是经过缩短通讯间隔，下降发射功率的办法完结能量节约的;数据交融则是经过削减网络流量到达下降能量耗费的意图。
数据冗余是确保即便单个节点或部分通讯链路失效时，基站仍能获取完好数据的有用手法;但是，直接传输原始数据则会严峻添加网络通讯量，形成很多无为的动力耗费。簇首数据交融是消除冗余数据，削减网络通讯量的有用手法之一。传统的簇首数据交融办法中，簇首节点接纳簇内各节点传来的数据，然后经过内容查看并消除冗余后将成果数据上传基站。此种办法仅是下降了数据路由过程中的动力耗费，对簇内数据传输的节点动力耗费问题没有影响。
如图2所示，依据安全模板的数据交融机制，是经过少数数据传输代替很多数据传输的办法来更进一步地下降簇内的网络通讯量[5].其间，传感器节点并不直接传输收集数据，而是用从簇首节点接纳到的安全模板生成收集数据的组合代码后再上传;簇首节点接纳到传感器节点上传的代码数据，查看冗余后有挑选地向部分传感器节点请求传输实践数据，以有用下降簇内的网络通讯量。最终，簇首节点从选定的传感器节点接纳到无冗余的收集数据并直接上传基站。
图2依据安全模板的数据交融
依据安全模板的数据交融机制是对传统数据交融机制的有利弥补，使整个网络的动力耗费愈加合理，安全模板还可减化数据加密算法，更进一步地下降动力耗费。不过，模板种子的替换频率太慢会严峻影响到网络安全，太快又或许形成不必要的模板数据传输，频频唤醒传感器节点进行模板数据处理，导致无为的动力耗费。因而，此办法的有用性取决于网络数据冗余的量，和冗余数据传输与模板数据传输/处理的动力耗费份额。
2 能量进犯防备
传感器网络节点无人值守、资源有限的固有特性，使其遭受的进犯规模和方法愈加多样化。与惯例的资源耗费进犯有所不同，动力进犯便是针对节点动力的有限性，不以耗费节点的核算和存储资源为意图，而是侧重耗费节点的能量。进犯者使用侵入节点，向网络注入很多的虚伪数据，致使节点，尤其是路由节点，在很多的数据通讯中耗尽能量而失效，然后导致整个网络瘫痪。由此而言，入侵者的首要意图是耗费路由节点的能量，其注入的虚伪数据的传送间隔越远，影响的节点数就越多。因为入侵者或许取得侵吞节点的彻底操控权，规范的验证机制对这类网络内部进犯的行为是没有用果的。
文献[6]提出的检出虚伪数据机制，是在网络中设置汇流节点，并由汇流节点来认证传感器节点的身份和整合数据报，基站与汇流节点进行有用的剖析和交互验证后检出虚伪的数据报。该机制的重点是由基站检出入侵者注入的虚伪数据以避免决议计划过错，而因为其不能削减虚伪数据报的传送间隔，故不能被用于能量进犯的防备措施。
为尽早检出和丢掉由被进犯节点注入的虚伪数据包，以到达安全需求和下降由此发生的动力耗费，文献[7]将交互验证的思维进一步扩展，在簇首节点到基站的数据传送链路上的各个节点间树立相相关系，如图3所示，然后一切节点以一种交织的逐跳办法验证其要传递的数据包。只要t+1(t是设定的安全上限，取簇内的节点数)个节点悉数经过认证，数据包才干被传递到基站，因而，只需被进犯的节点数小于等于t,基站或没有被进犯的节点就能检测出并丢掉由入侵者注入的虚伪数据包。
图3节点相关示意图(t=3)
3 结语
传感器网络能量耗费操控战略应侧重从器材自身的功耗特殊性、休眠进入准则、缩短通讯间隔和削减网络流量这几个方面进行量化和规划。但是到目前为止，传感器网络的能量有用性还没有被模型化和量
