地与AP进行通信；
[0049](9)周期的数据传输:在一个常见的例子中:设备周期地读取感知数据，并且将数据发送到一个控制单元；
[0050](10)事件触发的数据传输:传感器设备监视环境状况，如果检测到某个事件发生，那么就会产生一个信息并发送出去；
[0051 ] (11)指令信息:另外一个常见的例子是发送到传感器或执行器设备的信息；指令信息包括发送给执行设备的查询、组态或指令/行动信息；
[0052](12)传感器节点是典型的电池供电设备，并且也希望在不用换电池的情况下工作数年；因此，能量有效和长电池寿命是对其主要的要求;此外，可靠性、安全性、通信半径和延时对不同的无线传感器应用来说是非常重要的。
[0053](二)场景包括场景1、场景II和场景III，假设每天都进行初始化连接，场景I表示一个简单的传感器，如温度传感器或供暖系统中的温控器，它每5分钟发送一次数据;场景II表示一种监视传感器设备，如烟雾检测器，它每分钟发送事件触发的数据和周期性的保活数据以保持连接，事件触发的信息可在任何时间发生，并且他们必须要可靠和快速传输，时间触发信息发生的频率小，然而，为了理解他们对电池寿命的影响，我们考虑每小时发生一次的高频率事件;场景III包含每分钟既发送周期数据和事件触发信息且每10秒钟检查来自AP的信息的设备使用案例，这个场景表示一种我们在其中具有配置的传感器和执行器，如具有烟雾检测和警笛的消防报警系统的应用。
[0054](三)W1-Fi传感器的功耗关键方便包括:
[0055](6)低功率W1-Fi模式:低功率W1-Fi芯片/模块的功率是W1-Fi传感器电池寿命性能的主要决定性因素，选择G2M5477用于功耗评估，它是现存的G2微型系统的低功率W1-Fi模块，这个模块具有一个32位的CPU、实时时钟、硬件加密功能、传感器接口和一个完全的802.llb/g PHY和MAC，它包含eCos实时操作系统和lwIP TCP/IP协议栈，芯片结构可通过其能源管理系统进行低功率运行，它将关闭不需要的组件和控制不同电源状态之间转换;新的低功率的W1-Fi模块已经在市场上销售，并且支持IEEE 802.1 In，然而，802.1 In的高速率传输优势伴随相对较小的能源效率和较高的成本，这是由于相对复杂的电路所造成的；
[0056](7)休眠电流和唤醒能源:休眠电流和唤醒能源在任何工作周期系统内的整体电池寿命中起主要的作用，我们期望W1-Fi传感器在大多数时间处于休眠状态，某个事件将导致其转换到激活状态，对于常规的W1-Fi芯片，典型的休眠电流大约为150到250，同时单次唤醒过程持续数百毫秒，并且耗费数毫焦耳的能量，低功率W1-Fi系统减少休眠电流、休眠时间和能源;我们测量了G2M5477休眠状态电流为4;在唤醒的过程中，低功率W1-Fi传感器节点初始化硬件和操作系统、稳定校准器和从闪存加载程序，程序加载步骤使得应用程序的大小成为唤醒时间和能源的一个重要因素，G2M5477允许使用多映像应用程序，在这里基于特定的唤醒原因，启动代码可从存储在闪存中许多可执行程序中选择，多映像的实现能明显减少唤醒时间和能源;为了利用这一特点，执行了每一个之前定义的操作可执行的程序:初始化、保活、周期性数据、传感器事件和指令信息，我们的测量值显示应用程序每增加1KB将耗费200的时间和12的能量[7]，采用一个25KB的应用程序，我们测量了唤醒时间和能源大约分别为9ms和400;
[0057](8)发送和接收能源与IEEE 802.15.4的250kb/s最大数据传输速率相比，IEEE 802.llb/g的传输速率要高得多，为IMb/s到54Mb/s;这允许可用W1-Fi的传感器耗费非常少的时间来进行实际的发送或接收;运行在较高的数据传输速率同时也产生较少的功耗，因此，数据传输速率越高，接收/发送每位数据所耗费的能量越低；因此，发送和接收能源对电池寿命的影响变成了次要的因素，除非可用W1-Fi的传感器发送或接收大量的数据；
[0058](9)MAC重发:一些感知应用因为某些信息类型如报警，则要求高度可靠性，IEEE802.11采用简单的确认机制以确保两个站点之间的可靠传输，非确认的帧数据被发送到上一层的协议，因为冲突或环境中其他干扰，可用W1-Fi的传感器能采用不同的MAC重发速率，评估显示了低速率运行时，MAC重发对功耗的影响变得非常明显；
[0059](10)安全性一无线传感器处理各个不同应用领域的敏感信息，这使得有效的安全机制成为一种重要的需求;传感器网络有限的计算能力和内部存储空间给安全性提出了挑战;可用IP的传感器带来提供点对点安全的挑战;802.11提供能提供给数据机密性、认证和可用性的多种标准的安全方案；研究常用的W1-Fi安全方案如WEP、WPA/TKIPPSK和WPA2/AES-PSK对功耗的影响时，我们注意到在安全机制的强度和能耗之间存在一个平衡;脆弱的WEP引入可忽略的认证机制和加密开销；另外一方面，WPA和WPA2产生非常可观的认证时间和能耗开销，这主要是由于在握手过程中多个信息的交换所造成的；因此每次唤醒之后应避免重连/重认证，以达到较好的延时和电池寿命性能;相反地，加密对能耗影响非常小，这主要是得益于W1-Fi模块的硬件加密功能。
[0060](四)系统模型中各基本操作在各关键功耗的影响，具体如下:
[0061 ] (8)初始化连接:所有场景的初始化连接阶段都是一样的，通常，初始化/连接只在在网络建立期间的程序中执行一次，而不是日常能耗计算，我们假设这个过程每天发生一次，以汇报因任何原因与AP失去连接的可能性，初始化阶段持续时间和能耗根据所应用的安全方案和是否使用DHCP或静态IP地址分配而不同，我们采用静态IP分配的WPA2/AESPSK方法，测量了初始化过程的持续时间大约为3s，能耗大约为280mJ;初始化连接操作是一个消耗能量的过程，但是若避免频繁连接认证的话，其对整体电池寿命的影响是有限的；
[0062](9)保活信息:若W1-Fi传感器不需要延长的时间来发送或接收信息，那么保活信息用来保持与AP的通信和避免频繁的初始化/连接过程;不存在定义的非激活客户端与AP断开连接的标准时间，它是与实际应用相关的，在场景中采用一分钟的保活信息；
[0063](10)若W1-Fi传感器已经与AP足够频繁地通信，那么保活信息是非必须的，这样就可以使得在场景III中不会断开连接，对于前两个场景，我们使用空功能无数据MAC帧作为保活信息，以达到能量有效利用的目的;在IMb/s时，我们测量了发送数据帧之后，从唤醒到回到休眠状态的保活信息事件所持续的时间和能耗分别为10.72ms和809mJ;采用其相关的每分钟唤醒能耗的方案，观察了保活信息占场景I和II的每日能耗比重比较大;然而，即使是场景II，保活信息也比每小时进行一次初始化/连接要能量有效一些；
[0064](11)周期的数据发送一大多数常见的感知应用要求传感器节点周期性地唤醒、读取传感器数据、传输数据包和回到休眠状态;例如，一个室内温度传感器每五分钟发送其测量值到温控器，这个操作的功耗定义因素是唤醒的频率、数据包的大小和数据传输速率对于场景I，因为其是五分钟的周期，那么周期性的数据传输相应消耗较少的能量，但传输频率更小的场景III的能耗增加；
[0065](12)我们进行了多次测量以较好地理解采用UDP作为传输层协议时的数据传输速率和数据包大小对能耗的影响;我们清楚地观察到以较高的数据传输速率运行时的优势，对于场景I和III，当将数据传输速率从IMb/s提高到54Mb/s时，发送周期性的数据的能耗在日常能耗中所占的比例将大大减少，当以较高数据速率运行时，包数据的大小对电池寿命的影响较小，但是当以较低的数据速率运行时，包数据的大小对电池寿命的影响相当地明显，对于场景I，当其包数据大小从8B增加到512B时，周期性的数据传输的日常能耗从22%增加到55%，对于同样的场景在54Mb/s速率时，周期性传输数据能耗所占的比例从9%轻微地增加到14%;因此，在高速率之下发送或接收较小的包数据大小会产生比较有利的功耗，大多数传感器设备要求发送很少的位信息，然而，有IP/Web能力的W1-Fi传感器将要求处理较大的数据包大小，这是由于额外协议的开销所造成的；
[0066](13)事件触发的信息一我们期望事件触发信息偶尔发送一次，但是他们一般都是时延关键的高可靠的信息，例如，烟雾检测器产生火警信息，或运动检测器报告检测到的运动，为了能快速传输这些信息，可用W1-Fi的设备保持与AP的连接非常重要，以致它不需要再次消耗时间来初始化/连接，从能耗方面来说，事件触发信息非常类似于周期性数据发送，但是要求额外的重发以确保可靠性，对于事件触发的信息，由于其时延要求，我们在TCP的基础上选择UDP协议作为传输层协议，可靠性要求是根据应用通过冗余重发的方式来解决，事件触发信息由于其发生的频率小场景II和III，所以对日常能耗没有很大的影响，
[0067](14)指令信息一与保活信息和周期数据相比，指令信息是相对非频繁的，然而，对于传感器节点来说，以及时的方式接收指令信息是最消耗能量的任务之一，根据所要求的响应时间，传感器节点需要周期性地唤醒，以确认是否存在等他