无线传感器网络的功耗与通信距离平衡

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无线传感器网络要解决的根本矛盾是：既要通信距离远，又要功耗低。

通信距离取决于发射功率、接收灵敏度、天线效率、环境等。增加发射功率能增加距离，但功耗按平方关系增加。提高接收灵敏度也能增加距离，但灵敏度越高，接收电路越复杂，功耗也越大。所以要做权衡。

首先是协议设计。低功耗蓝牙（BLE）在连接间隔期间可以深度睡眠，平均功耗很低，但距离一般。LoRa距离远，但发射时电流大。要根据应用场景选择。

其次是天线设计。天线效率对距离影响很大。PCB天线成本低但效率一般，需要仔细设计匹配电路。外接天线效率高但增加成本。天线摆放也很重要，远离金属物体，方向要对。

然后是电源管理。无线模块发射时电流大，瞬间可能几百mA，电池要能提供这么大的脉冲电流。有些电池标称容量大，但内阻大，提供脉冲电流时电压下降严重。所以电池选择要考虑峰值电流能力。

软件策略也很重要。减少发射次数，数据本地处理，只发送必要信息。数据压缩，减少每次发送的数据量。自适应功率控制，根据链路质量调整发射功率。路由算法也能影响功耗，多跳网络每跳距离短，可以用低功率，但增加了转发开销。

最后，实际测试不可少。实验室测试和现场环境差异很大，特别是穿墙、多径效应等。要做现场测试，根据测试结果调整参数。