無線傳感器網絡的概述

無線傳感器網絡是一種低功耗
、自組織網絡，一般由一個 或多個基站（Sink節點）和大量部署於監測區域、配有各類傳感器的無線網絡節點構成。每個節點成本低，功耗小，具有一定計算處理能力
、通信能力。雖然單 個(ge)節(jie)點(dian)采(cai)集(ji)數(shu)據(ju)並(bing)不(bu)精(jing)確(que)，也(ye)不(bu)可(ke)靠(kao)，但(dan)是(shi)大(da)量(liang)節(jie)點(dian)相(xiang)互(hu)協(xie)作(zuo)形(xing)成(cheng)高(gao)度(du)統(tong)一(yi)的(de)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)，提(ti)高(gao)了(le)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)的(de)準(zhun)確(que)度(du)和(he)運(yun)行(xing)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)
，可(ke)部(bu)署(shu)於(yu)在(zai)敵(di)占(zhan)區(qu)、災害區、核 反應堆等人力不可達的特殊區域進行數據采集、傳輸等，具有其他網絡無法比擬的特性
，可廣泛用於國防、環境監測、智能家居等領域。

無線傳感器網絡的顯著特點

與蜂窩網、無線局域網等其它無線通信網絡相比

，無線傳感器網絡有其自身的顯著特點：

1） 分布式

、自(zi)組(zu)織(zhi)性(xing)。無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)網(wang)是(shi)由(you)對(dui)等(deng)節(jie)點(dian)構(gou)成(cheng)的(de)網(wang)絡(luo)，不(bu)存(cun)在(zai)中(zhong)心(xin)控(kong)製(zhi)。管(guan)理(li)和(he)組(zu)網(wang)都(dou)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)靈(ling)活(huo)。不(bu)依(yi)賴(lai)固(gu)定(ding)的(de)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)，每(mei)個(ge)節(jie)點(dian)都(dou)具(ju)有(you)路(lu)由(you)功(gong)能(neng)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)自(zi)我(wo)協(xie)調(tiao)

、自動布置而形成網絡，不需要其它輔助設施和人為手段。

2）健壯性。由於能量限製、環(huan)境(jing)幹(gan)擾(rao)和(he)人(ren)為(wei)破(po)壞(huai)等(deng)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)，傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)會(hui)損(sun)壞(huai)
，導(dao)致(zhi)一(yi)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，但(dan)隨(sui)機(ji)分(fen)布(bu)的(de)大(da)量(liang)節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)可(ke)以(yi)協(xie)調(tiao)互(hu)補(bu)
，保(bao)證(zheng)部(bu)分(fen)傳(chuan)感(gan)器(qi)節(jie)點(dian)的(de)損(sun)壞(huai)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)全(quan)局(ju)任(ren)務(wu)。

3）可ke擴kuo展zhan性xing。當dang網wang絡luo中zhong增zeng加jia新xin的de無wu線xian傳chuan感gan器qi節jie點dian時shi，也ye不bu需xu要yao其qi它ta外wai界jie條tiao件jian，原yuan有you的de無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo可ke以yi有you效xiao地di融rong納na新xin增zeng節jie點dian，使shi新xin增zeng節jie點dian快kuai速su融rong入ru網wang絡luo，參can與yu全quan局ju工gong作zuo。

4）動態拓撲。無線傳感器網絡是一個動態的網絡，網絡內的節點可能會因為能量耗盡或其他故障退出網絡；有些節點可能處於工作狀態

，有些節點可能處於關閉狀態，沒有參與網絡通訊；也有可能又會新增大量的節點融入網絡，這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化。

5） yingyongxiangguan。wuxianchuanganqiwangluoyonglaiganzhikeguanwulishijie
，huoquwulishijiexinxi。butongdechuanganqiwangluoyingyongguanxinbutongdewuliliang
，yincibutongyingyongbeijingjiangdaozhibutongdejiedianyingjianpingtai
、 軟件係統和網絡協議。無線傳感器網絡不能象Internet一樣具有統一的通信協議平台
，必須針對具體應用來研究傳感器網絡技術。這也是無線傳感器網絡區 別於傳統網絡係統的顯著特征。[page]

6）guimoda。weiletigaowangluodekekaoxing，tongchangzaimubiaoquyuneibushudaliangchuanganqijiedian，chuanganqiwangluokenengbaohanduodashuqianshenzhishangwangechuanganqijiedian。chuanganqiwangluodedaguimoxinghainenggoutongguobutongkongjianshijiaohuodegengdadexinzaobi，congertigaojiancezhunquexing。

7）gaorongyu。jiediandedaguimobushushidewuxianchuanganqiwangluotongchangjuyoujiaogaodejiedianrongyu，wangluolianlurongyuyijicaijideshujurongyu
，congershidexitongjuyouhenqiangderongcuonengli。

8） kongjianweizhixunzhi。wuxianchuanganqiwangluoyibanbuxuyaozhichirenyilianggechuanganqijiedianzhijiandedianduidiantongxin，chuanganqijiedianbubijuyouquanqiuweiyidebiaoshi，bubicaiyongyintewangdeIP尋址。用戶往 往wang不bu關guan心xin數shu據ju采cai集ji於yu哪na一yi個ge節jie點dian
，而er關guan心xin數shu據ju所suo屬shu的de空kong間jian位wei置zhi
，因yin此ci可ke采cai取qu空kong間jian位wei置zhi尋xun址zhi方fang式shi。從cong這zhe個ge意yi義yi上shang講jiang
，傳chuan感gan器qi網wang絡luo通tong常chang以yi數shu據ju本ben身shen作zuo為wei查zha詢xun或huo傳chuan輸shu線xian索suo
， 因此傳感器網絡是一個以數據為中心的網絡。

無線傳感器網絡的應用分析

由於技術等方麵的製約，雖然無線傳感器網絡的大規模商用還有待時日。但隨著微處理器體積的縮小和性能的提升，已經有中小規模的WSN在工業市場上開始投入商用。其應用主要集中在以下領域：

①環境監測
隨 著zhe人ren們men對dui於yu環huan境jing問wen題ti的de關guan注zhu程cheng度du越yue來lai越yue高gao，需xu要yao采cai集ji的de環huan境jing數shu據ju也ye越yue來lai越yue多duo，無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo的de出chu現xian為wei隨sui機ji性xing的de研yan究jiu數shu據ju獲huo取qu提ti供gong了le便bian利li，並bing且qie還hai可ke以yi避bi免mian傳chuan統tong數shu據ju 收集方式給環境帶來的侵入式破壞。比如，英特爾研究實驗室研究人員曾經將32個小型傳感器連進互聯網，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候
，用來評價一種海燕 巢的條件。無線傳感器網絡還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環境變化對農作物的影響
，監測海洋
、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應用在精細農業中
，來 監測農作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。

②醫療護理
羅徹斯特 大學的科學家使用無線傳感器創建了一個智能醫療房間
，使用微塵來測量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）
、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。英特爾 也推出了基於WSN的家庭護理技術。該技術是做為探討應對老齡化社會的技術項目Centerfor Aging ServicesTechnologies（CAST）的一個環節開發的。該係統通過在鞋
、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士
、阿(e)爾(er)茨(ci)海(hai)默(mo)氏(shi)病(bing)患(huan)者(zhe)以(yi)及(ji)殘(can)障(zhang)人(ren)士(shi)的(de)家(jia)庭(ting)生(sheng)活(huo)。利(li)用(yong)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)將(jiang)各(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)聯(lian)網(wang)可(ke)高(gao)效(xiao)傳(chuan)遞(di)必(bi)要(yao)的(de)信(xin)息(xi)從(cong)而(er)方(fang)便(bian)接(jie)受(shou)護(hu)理(li)。而(er)且(qie)還(hai)可(ke)以(yi)減(jian)輕(qing)護(hu)理(li)人(ren)員(yuan)的(de)負(fu)擔(dan)。

③軍事領域
由 於無線傳感器網絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中，使其非常適合應用於惡劣的戰場環境中，包括偵察敵情、監控兵力
、裝備 和物資
，判斷生物化學攻擊等多方麵用途。美國國防部遠景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學進行“智能塵埃”傳感器技術的研發。

④目標跟蹤
DARPA 支持的SensorIT項目探索如何將WSN技術應用於軍事領域
，實現所謂“超視距”戰場監測。UCB的教授主持的SensorWeb是SensorIT 的一個子項目。原理性地驗證了應用WSN進行戰場目標跟蹤的技術可行性，翼下攜帶WSN節點的無人機（UAV）飛到目標區域後拋下節點，最終隨機布撤落在 被監測區域，利用安裝在節點上的地震波傳感器可以探測到外部日標，如坦克、裝甲車等，並根據信號的強弱估算距離，綜合多個節點的觀測數據，最終定位目標， 並繪製出其移動的軌跡。

⑤其他用途
WSN還被應用於一些危險的工業環境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過它來實施安全監測。也可以用在交通領域作為車輛監控的有力工具。此外，還可以在工業自動化生 產線等諸多領域，英特爾正在對工廠中的一個無線網絡進行測試，該網絡由40台機器上的210個傳感器組成，這樣組成的監控係統將可以大大改善工廠的運作條 件(jian)。它(ta)可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)檢(jian)查(zha)設(she)備(bei)的(de)成(cheng)本(ben)，同(tong)時(shi)由(you)於(yu)可(ke)以(yi)提(ti)前(qian)發(fa)現(xian)問(wen)題(ti)
，因(yin)此(ci)將(jiang)能(neng)夠(gou)縮(suo)短(duan)停(ting)機(ji)時(shi)間(jian)
，提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)，並(bing)延(yan)長(chang)設(she)備(bei)的(de)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)。相(xiang)信(xin)隨(sui)著(zhe)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)和(he)推(tui) 進
，無線傳感器技術一定會得到更大的應用。