無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)淺析

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1、王露瑤16111206031無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)淺談?wù)弘S著人們對(duì)物理世界的建設(shè)與完善，對(duì)未知領(lǐng)域與空間的拓展，人們需要的信息來源、種類、數(shù)量不斷增加，這對(duì)信息的獲取方式提出了更好的要求。在人類歷史發(fā)展的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人是通過視覺、聽覺、嗅覺等方式對(duì)物理世界的本能感知已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足信息時(shí)代的發(fā)展要求。傳感器作為連接物理世界與電子世界的重要媒介，在信息化的過程中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，大大的提高了人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。如果說互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了邏輯上的信息世界，改變了人與人之間的溝通方式，那么，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)就是將邏輯上的信息世界

2、與客觀上的物理世界融合在一起，改變?nèi)伺c自然界的交互方式。人們可以通過傳感網(wǎng)絡(luò)直接感知客觀世界，從而極大地?cái)U(kuò)展現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的功能和人類認(rèn)識(shí)世界的能力。關(guān)鍵詞：傳感器無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)基本概念體系結(jié)構(gòu)協(xié)議測(cè)評(píng)應(yīng)用一、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。WSN中的傳感器通過無(wú)線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時(shí)更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有線或無(wú)線方式的連接。通過無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

3、就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。二、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)（1）節(jié)點(diǎn)的可移動(dòng)性、通信的斷接性。由于傳感網(wǎng)絡(luò)具有自組網(wǎng)和自動(dòng)路由的特性，故其常常用于一些可以移動(dòng)的領(lǐng)域，比如位于地面以下的礦井人員定位系統(tǒng)等。另一方面，可移動(dòng)的特性、采集數(shù)據(jù)的間隔性等使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)再通信時(shí)并不需要進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸（2）通信能力有限。傳感器網(wǎng)

4、絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信帶寬窄而且經(jīng)常變化，通信覆蓋范圍只有幾十到幾百米。傳感器之間的通信斷接頻繁，經(jīng)常導(dǎo)致通信失敗。此外傳感器網(wǎng)絡(luò)更多地受到高山、建筑物、障礙物等地勢(shì)地貌以及風(fēng)雨雷電等自然環(huán)境的影響，傳感器可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間脫離網(wǎng)絡(luò)，離線工作。如何在有限通信能力的條件下高質(zhì)量地完成感知信息的處理與傳輸，是設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)的重要問題。（3）電源能量有限。傳感器的電源能量極其有限，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)由于電源能量的原因經(jīng)常失效或廢棄。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、分布范圍廣，采用電池供電的節(jié)點(diǎn)受到電源能量約束的問題比較嚴(yán)重。（4）計(jì)算能力有限

5、。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的智能傳感器內(nèi)部都具有嵌入式處理器和存儲(chǔ)器，因此都具有計(jì)算能力，可以完成一些信息處理工作。由于嵌入式處理器和存儲(chǔ)器的能力和容量有限，智能傳感器本身的計(jì)算能力也是有限的。（5）傳感器數(shù)量大、分布范圍廣。傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)密集、數(shù)量巨大，可能達(dá)到幾百、幾千萬(wàn)甚至更多。此外傳感器網(wǎng)絡(luò)可以分布在很廣泛的地理區(qū)域，冗余性強(qiáng)但維護(hù)起來很困難。（6）網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三個(gè)要素都可能具有移動(dòng)性，并且經(jīng)常有新節(jié)點(diǎn)加入或已有節(jié)點(diǎn)失效。因此，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，傳感

6、器、感知對(duì)象和觀察者三者之間的路徑也隨之變化。（7）感知數(shù)據(jù)流巨大。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器通常都產(chǎn)生一定數(shù)量流式數(shù)據(jù)，并具有實(shí)時(shí)性，由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，在匯聚時(shí)會(huì)成倍的增加數(shù)據(jù)量。因此在后期處理時(shí)需要投入大量的技術(shù)和人力。三、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）是由大量的密集部署在監(jiān)控區(qū)域的智能傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。由于傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，部署時(shí)只能采用隨機(jī)投放的方式，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先確定；在任意時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)間通過無(wú)線信道連接，采用多跳、對(duì)等的通信方式，自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；傳感器節(jié)點(diǎn)間具有很強(qiáng)

7、的協(xié)同能力，通過局部的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理以及節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換來完成全局任務(wù)。無(wú)線傳感網(wǎng)的系統(tǒng)是由大量功能相同或不同的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、接收發(fā)送器(Sink)、Internet或通信衛(wèi)星、任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)等部分組成的一個(gè)多跳的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)散布在指定的感知區(qū)域內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以收集數(shù)據(jù)，并通過多跳路由方式把數(shù)據(jù)傳送到Sink。Sink也可以用同樣的方式將信息發(fā)送給各節(jié)點(diǎn)。Sink直接與Internet或通信衛(wèi)星相連，通過Internet或通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)（即觀察者）與傳感器之間的通信。無(wú)線傳感網(wǎng)的體系節(jié)后由通信協(xié)議

8、、WNS管理以及應(yīng)用支撐技術(shù)3部分組成。四、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗問題無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同于其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，屬于一種資源受限網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、存儲(chǔ)量和能量都非常有限，尤其是能量的受限，數(shù)目巨大、分布范圍廣的傳感器節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充能量非常困難，一旦節(jié)點(diǎn)的電源耗盡會(huì)直接影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)，因此可以說能量問題是決定傳感器網(wǎng)絡(luò)是否實(shí)用的生命