健康监护系统中基于最长公共子序列的用户行为分析(4)
图1 无线传感网络体系结构
2.2.3 无线传感网络的节点结构
节点是无线传感器网络的基本功能单元，典型的节点结构如图2 所示，主要包括数据采集模块( 传感器、A/D 转换器) 、数据处理和控制模块( 微处理器、存储器) 、无线通信模块( 无线收发器) 和供电模块( 电池、能量转换器) 这4 部分。数据采集模块负责监测区域内信息的采集和数据转换，传感器用于感知、获取外界的信息，被检测的物理信号决定了传感器的类型，A/D 转换器将物理信号转换为数字信号；数据处理和控制模块负责控制整个传感器节点的操作，微处理器负责协调节点各部分的工作，通常选用嵌入式CPU；数据传输模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；供电模块为传感器节点提供正常工作所必需的能量。
图2 无线传感网络的节点结构
2.2.4 无线传感网络的特点
作为一种新型的网络，无线传感器网络主要有如下特点:
(1) 电源能力局限性。节点通常由电池供电，每个节点的能源是有限的，一旦电池能量耗尽，节点就会停止正常工作。
(2) 节点数量多。为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，通过分布式处理大量采集的信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求; 大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能; 大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或盲区。
(3) 动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动［14］; 某个节点可能会因为电池能量耗尽或其他故障，退出网络运行; 也可能由于工作的需要而被添加到网络中。
(4) 自组织网络。在无线传感器网络应用中，通常情况下传感器节点的位置不能预先精确设定。节点之间的相互邻居关系也不能预先知道，如通过飞机撒播大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理。无线传感器网络的自组织性还要求能够适应网络拓扑结构的动态变化。
(5) 多跳路由。网络中节点通信距离一般在几十到几百米范围内，节点只能与它的邻居直接通信。如果希望与其射频覆盖范围之外的节点进行通信，则需要通过中间节点进行路由。无线传感器网络中的多跳路由是由普通网络节点完成的，没有专门的路由设备。这样每个节点既可以是信息的发起者，也可以是信息的转发者。
(6) 以数据为中心。传感器网络中的节点采用编号标识，节点编号不需要全网唯一。 由于传感器节点随机部署，节点编号与节点位置之间的关系是完全动态的，没有必然联系。用户查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这是一种以数据本身作为查询或者传输线索的思想。所以通常说传感器网络是一个以数据为中心的网络。
2.2.5国内外无线传感器网络研究现状
无线传感器网络具有重要的科研价值和广泛的应用前景，它的出现引起了国内外的广泛关注，其研究历史不长，但发展很快。
1998 年，美国国防部提出了“智能尘埃”的概念，最先开始无线传感器网络技术的研究，目的是为监控敌方的活动情况而不被察觉。2001 年，美国陆军提出“灵巧传感器网络通信”计划，将无人值守式弹药、传感器和未来战斗系统所用的机器人系统连成网络，以便成倍提高单一传感器的能力，从而提高未来战斗系统的生存能力。2002 年，英特尔公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”，该规划主要致力于微型传感器网络在医学、环境监测、森林灭火、海底板块和行星探测等领域的应用。同年欧盟提出了一项为期3 年的EYES( 自组织和协作有效能量的传感器网络) 计划，主要研究无线传感器网络的构架、节点的协作、网络协议和安全等。