无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络,以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息,并最终把这些信息发送给网络的所有者。论文网

3。2 无线传感器网络的体系结构

传感器网络系统通常包括传感器节点(EndDevice)、汇聚节点(Router)和管理节点(Coordinator),如图3。2所示。

大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测任务以及收集监测数据。

图3。2  无线传感器网络体系结构

3。2。1 传感器节点(EndDevice)

处理能力、存储能力和通信能力相对较弱,通过小容量电池供电。从网络功能上看,每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外,还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合,并与其他节点协作完成一些特定任务。

3。2。2 汇聚节点(Router)

汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强,它是连接传感器网络与Internet 等外部网络的网关,实现两种协议间的转换,同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务,并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点,有足够的能量供给和更多的、Flash和SRAM中的所有信息传输到计算机中,通过汇编软件,可很方便地把获取的信息转换成汇编文件格式,从而分析出传感节点所存储的程序代码、路由协议及密钥等机密信息,同时还可以修改程序代码,并加载到传感节点中。

3。2。3 管理节点(Coordinator)

管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。

3。3 无线传感器网络的特点

与蜂窝网、无线局域网等其他无线网络相比,无线传感器网络有其自身的显著特点:

1)分布式、自组织性 无线传感网是对等节点构成的网络,不存在中心控制。管理和组网非常简单灵活。不依赖固定的基础设施,每个节点都具有路由功能,可以通过自我协调、自动布置而形成网络,不需要其他辅助设施和人为手段。

2)健壮性 由于能量限制、环境干扰和人为破坏等因素的影响,传感器节点会损坏,导致一些传感器节点不能正常工作,但随机分布的大量节点之间可以协调互补,保证部分传感器节点的损坏不会影响到全局任务。

3)可扩展性 当网络中增加新的无线传感器节点时,也不需要其他外界条件,原有的无线传感器网络可以有效地容纳新增节点,使新增节点快速融入网络,参加全局工作。

4)动态拓扑 无线传感器网络是一个动态的网络,网络内的节点可能会因为能量耗尽或其他故障退出网络;有些节点可能处于工作状态,有些节点可能处于关闭状态,没有参与网络通讯;也有可能又会新增大量节点融入网络,这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。

5)应用相关 无线传感器网络用来感知客观物理世界,获取物理世界信息。不同的传感器网络应用关心不同的物理量,因此不同应用背景将导致不同的节点硬件平台、软件系统和网络协议。无线传感器网络不能像Internet一样具有统一的通信协议平台,必须针对具体应用来研究传感器网络技术。这也是无线传感器网络区别于传统网络系统的显著特征。

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