傳輸功率的調整是當前無線傳感器網絡進行低功耗優化設計的主要手段之一，但較低的傳輸功率卻又很難保證連通性(因外圍節點干擾引入的隨機性)，較大的傳輸功率不僅增加能耗而且會對鄰近通信節點帶來干擾，如果簡單地在網絡中進行傳輸功率調整，極易造成相鄰通信子網傳輸功率的相互攀升，從而極大地降低了傳輸效能。該文從干擾模型分析出發，給出了基于平均干擾下的最優傳輸功率計算方法，考慮到網絡環境的時變性，將該優化傳輸功率與自適應速率控制機制結合以提高傳輸效能。仿真結果表明，相比于MCP協議和Basic協議，基于平均干擾下的優化傳輸功率機制在單比特能耗及平均吞吐率上能夠得到更好的性能折中。
關 鍵 詞 高效能傳輸; 干擾; 優化傳輸功率; 無線傳感器網絡

Low-power design is one of the most important issues in Wireless Sensor Networks (WSNs), where nodes are likely to be largely scattered with constrained battery energy .Transmitting power control is a simple method to make the power consumption down, while network connectivity and excessive interferences should be considered . In this paper ,an optimal Transmitting power is derived by considering average interferences and network connectivity. To make the network energy efficient, we present a novel protocol via Adaptive Rate Control with Optimal Power (ARCOP). Compared with MCP(Maximum Common Power ,e.g. 802.11DCF with fixed maximum power) and Basic protocol, Simulation results show that the new protocol can achieve high average throughput while minimizing Energy Consumption Per Useful Bit (ECPUB).
Key words energy efficient transmission; interference; optimal transmit power; wireless sensor network

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)系統的主要特點是較低的平均工作速率和較短的通信距離。由于無線傳感網的分布隨機性及節點的大數量，使得對節點的電源(通常是電池)進行更換幾乎是不可能的。因此，限制無線傳感器網絡應用的主要問題實際上是電池供電時間較短，無線傳感器網絡研究的核心問題之一就是降低功耗[2]。
降低功耗最直接的方法是降低節點發射功
率[3-6]，但是由于信道及網絡活躍節點的時變性(通常認為服從泊松分布)，較低的傳輸功率很難保證連通性，而較大的傳輸功率不僅增加能耗而且會對鄰近子網帶來干擾[7]，文獻[4]給出了基于busy tone的雙信道傳輸機制來解決上述問題，但是這對于功耗受限的WSN節點要配備兩套收發機是不現實的。文獻[5]采用周期性提高發射功率的方法，雖能降低能耗，但對于吞吐量沒有提升。文獻[6, 8]分別對Ad hoc網絡和WLAN中的功率控制技術進行了分析，由于無線傳感器網絡自身的特點，它們的方法并不能直接應用于WSN。文獻[9]分析了干擾對網絡連通性的影響，但未給出干擾下的最優功率。文獻[10]對干擾監測進行了分析，但其主要是針對單個干擾。既然可能存在的干擾是影響低功率傳輸下網絡連通性的主要因素，因此本文首先從干擾模型分析出發，基于連通性指標，推導出了平均干擾下的優化傳輸功率。