无限传感器网络综述new

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1、无线传感万方数据●陶晓艳／中国电信黄冈分公司(湖北黄冈·438000)摘要：近十几年来．无线传感器网络技术取得了飞速的发展。本文通过介绍无线传感器网络的体系结构．与传统Adhoc网络相比．分析了无线传感器网络的独特性。并且从无线传感器网络的特性出发．分析了其广阔的应用前景。关键词：传感器网络结构独特性应用中图分类号：TN915文献标识码：B文章编号：1673一113l(20lO)05一077—04微机电系统技术．无线通信技术．数字电路等技术的进步促进了小尺寸低成本低功耗多功能．适用于短距离通信的传感器节点不断发展。这些微型传感器节点通常包含数据感知、数据处理、通信等不同功能模块。大

2、量廉价的智能传感器节点之间相互配合，通过无线链路和互联网组威自组织网络．可以为家庭，城市．环境监测、军事战术应用等提供前所未有的机会。智能传感器节点可以部署或安装在地上、空气中、水下．汽车内、建筑物内或者携带在人身上。每个传感器节点可能包含多个传感器．具备嵌入式处理能力。传感器节点可通过无线链路与邻居节点通信．运用全球定位系统或局部定位算法获得节点自身位置，并与网络中的其它节点共享。MIT《技术评论》文章认为，传感器网络是改变未来世界的十大技术之一。下面让我们来分析—下传感器网络的体系结构。一．传感器网络体系结构1．1传感器节点组成结构一个传感器节点由感应单元，数据处理单元．收发单

3、元、电源单元等几个基本部分组成。如图1所示。感应单元通常又包含传感器和模数转换器两部分。传感器感知周围环境信息产生的模拟信号经模数转换器转换成数字信号，然⋯两晓f；驴芜线传菽酿网磊臻近后送给数据处理单元。数据处理单元包含一个简单的处理器和一个较小的存储器．对感应单元送来的数据进行简单处理与必要的存储．协调节点之间的配合．完成网络分配的任务。收发单元负责节点与网络的沟通。电源单元在传感器节点中占有很重要的地位，通常由一次性电池构成．负责节点中包含感知，数据处理．数据收发等功能单元的设备供电。在很多路由技术以及具体应用中．一些节点可能需要一些额外的辅助单元，如位置发现单元、移动单元等。

4、图l传感器节点组成结构图1．2传感器网络体系结构无线传感器网络通常由随机部署在某特定监测区域的众多低成本．智能传感器节点通过无线链路、互联网等组网而成．其网络结构如图2所示。大量传感器节点随机布撒在监测区域内部或附近．组成无基础设施的自组织网络。各节点监测或感知数据以逐跳方式进行传输．数据在传输过程中可能会按一定策略，有选择性地进行逐级融合处理．经过若干跳后传送到汇聚节点，最后通过互联网或卫星电路到达控制节点或管理台。管理台分析网络传回的数据．掌握网络动态，监测区域相关信息：对网络进行管理、配置并发布新的监测任务。传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，携带不具I匦t9悄77出出＆(

5、婴!唑卿哩一万方数据汇聚’*点一t栉制台{专感嚣节点监测恤域l。一一——⋯．．一⋯—．一一J图2传感器网络结构图备再生能量的电池供电，其处理能力、通信能力、存储能力都很有限。从网络功能来看，一方面．大部分传感器节点同时具备作为终端的数据采集功能和作为路由器的数据转发功能；另一方面，传感器节点除进行自身的数据采集和数据处理外．还要协助其他节点完成一些配合任务，如对其他节点转发来的数据进行存储．转发以及结合本地数据进行融合处理等。如何降低传感器节点的能量消耗．延长节点的生存期、从而提高传感器网络工作时间．是传感器网络软硬件技术研究的重点。与普通节点相比，汇聚节点需要更多地参与数据处理，

6、数据转发以及与外部网络通信等，这就要求汇聚节点有相对较强的数据处理能力和通信能力。通常．汇聚节点可能是一个具有足够能量供给和更多计算资源的传感器节点，也可能是没有数据监测功能仅具有通信能力的专用网关设备。二．传感器网络的独特性与传统Adhoc网络相比．传感器网络具有显著不同的特点：节点数量众多．节点密集分布．节点易失效，网络拓扑变化频繁．节点主要采用广播通信形式(Adhoc网络主要采用点对点通信)，节点通信能力受限、节点能量受限、节点内存容量受限．各节点没有全局标识等。正是传感器网络这些特性，使传感器网络设计受到许多因素影响．包括容错性．可扩展性、生产成本．工作环境，网络拓扑．节点

7、硬件限制、传输媒质．能量消耗等。容错性：某些节点可能会由于能量耗尽．物理损伤或环境干扰而功能失效或通信阻断。容错性或可靠性要求少数节点的功能失效不至于影响传感器网络的总体任务完成。协议或算法的设计需要根据不同的网络环境要求来适应不同的容错性等级。如果节点分布区域环境干扰很小．容错性要求很容易实现．对协议容错性要求就低。比如，分布在房间中的传感器节点用于监测房间内的温湿度，容错性要求就比较低，因为这种类型的传感器网络受环境干扰很小．工作稳定。可扩展性：在有些应用环境中．