[发明专利]无线感知设备的信号发射功率调节方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种无线感知设备的信号发射功率调节方法、装置和无线感知网络系统，包括：获取无线感知设备所在的无线感知网络所处环境的当前温湿度数据；根据温湿度与链路损耗之间的关系函数，获得与当前温湿度数据相对应的当前链路损耗数据；将当前链路损耗数据与无线感知设备的初始链路损耗值进行比较，当比较结果达到所设定的触发阈值时，将无线感知设备的信号发射功率按照与触发阈值相对应的步长进行调节。本发明利用温湿度与链路损耗之间的关系函数，实现了无线感知设备随环境温湿度引起网络通信质量变化而自动调整无线感知设备的信号发射功率，降低了无线感知设备的功耗，确保了无线感知设备和无线感知网络系统的长期稳定运行。

技术领域

本发明涉及工业监控和无线感知网络技术领域，特别涉及一种无线感知设备的信号发射功率调节方法、装置和无线感知网络系统。

背景技术

丢包重传率是指丢包重传次数与需要传输数据总包数的比值。部分通信协议栈自带丢包重传功能，无线感知设备将数据传输至无线网关时，每发送一个数据包，都会等待网关发送的确认帧，只有收到确认帧后，无线感知设备才会传输下一个数据包，如果无线感知设备未收到网关发送的确认帧，无线感知设备则会重新发送数据包给网关，直到无线感知设备收到网关发送的确认帧，保证传输数据的可靠性。在实际无线感知网应用工程中，通信链路质量对丢包重传率有着直接的影响，链路质量越差，丢包重传率越高，即丢包重传的次数越多，那么传输能耗也会随之增加。影响无线通信链路质量的因素主要有两方面，第一方面是无线感知设备及网关的发射功率和接收灵敏度，一般情况下，接收灵敏度是固定的，但发射功率可以调整，发射功率越大，则链路质量越好，但是设备功率会增加；第二方面是链路损耗，包括环境温湿度、遮挡物、电磁干扰、通信距离等，一般情况下，当无线感知网布署之后，设备位置、电磁干扰、遮挡等外部环境因素基本确定，但是在很多地区，环境温湿度变化较大，尤其湿度较大和/或温度较高时，空间链路损耗非常大，特别是在南方梅雨季时，信号质量差，数据无法正常传输。

对于无线设备发射功率的自动控制技术，已有相关文献提出不同方法，但对于本发明所涉及的实际应用工程，这些方法都不适用。

文献1：吕涛,施伟斌.无线传感器网络自适应功率调整机制研究[J].信息技术,2014(3):134-136。其给出了一种通过传感器节点与网关之间接收信号强度指示值来动态调整节点的发射功率的方法。该方法在每次调整功率时，都需要发送大量的测试数据包，造成了数据通信的浪费，尤其对于工业监测领域，对无线传感器节点的功耗要求极低，一节干电池，需要持续工作3年以上，传感器节点大部分时间处于休眠状态，仅仅在一定时间间隔内发送关键信息给网关，如果每次通讯都判断功率，势必造成调整功率后所节省的功耗远远小于测试数据包所消耗的功耗。

文献2：CN104486830B中，提出一种发射功率自主适应调整方法，通过基于接收机允许的最大接收信号强度与基于从发送节点到接收机的最小耦合损失来确定发射功率，主要针对移动通信领域，对于本发明所涉及的设备部署位置固定的传感网络，文献2的方案并不适用。

文献3：CN110087295A中，提出一种降低无线传感网络节点运行功耗的方法和装置，在无线传感网络节点加入网络时，发射功率采用最大值，之后根据信号质量，采用折半搜索方法不断自适应调整节点发射功率，从而达到最优发射功率。文献3的技术方案同样需要进行大量的数据包测试，和文献1的技术方案存在相同的问题，不适合本发明的实际应用工程。