隨著微電子機械系統(tǒng)(MicroElectro-MechanicalSystem,MEMS)、低功耗無線電通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、微型傳感器技術(shù)及集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，使得由大量低成本、低功耗、小體積、短距離通信多功能的微型傳感器通過無線鏈路自組織為無線傳感器網(wǎng)絡(wirelesssensornetwork,WSN)成為現(xiàn)實。WSN已經(jīng)廣泛應用于軍事、交通、環(huán)境監(jiān)測和預報、衛(wèi)生保健、空間探索等各個領(lǐng)域，在當前國際上備受關(guān)注，涌現(xiàn)了許多研究熱點領(lǐng)域。

1無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點結(jié)構(gòu)

傳感器節(jié)點的基本組成和功能包括如下幾個單元：傳感單元、處理單元、無線通信單元和供電單元等，如圖1所示。此外，其他可以選擇的功能部分有定位系統(tǒng)、移動系統(tǒng)以及電源供電系統(tǒng)等。

傳感器單元由傳感器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊組成，用于感知、獲取監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;處理單元由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括處理器、存儲器等，負責控制和協(xié)調(diào)節(jié)點各部分的工作，存儲和處理自身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù);無線通信單元由無線通信模塊組成，負責與其他傳感器節(jié)點進行通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù);供電單元通常采用微型電池，為傳感器節(jié)點提供正常工作所必需的能源。

2無線傳感器網(wǎng)絡的特點

人們一度認為成熟的Ad-hoc網(wǎng)絡機制和技術(shù)可以應用到無線傳感器網(wǎng)絡。但隨著深入的研究發(fā)現(xiàn)，無線傳感器網(wǎng)絡有的技術(shù)要求和應用目標明顯不同于Ad-hoc網(wǎng)絡。Ad-hoc網(wǎng)絡致力于為用戶提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸服務，是以傳輸數(shù)據(jù)為目的;無線傳感器網(wǎng)絡將能源的高效使用作為首要設(shè)計目標，是以數(shù)據(jù)為中心。無線傳感器網(wǎng)絡具有許多區(qū)別于Ad-hoc網(wǎng)絡的獨有特征。

①規(guī)模大、密度高。無線傳感器網(wǎng)絡與Ad-hoc網(wǎng)絡不同，通常密集部署在大片的監(jiān)測區(qū)域，為了獲取更精確、完整的信息，需要部署規(guī)模很大、密度很高的傳感器節(jié)點，以便通過大量冗余節(jié)點的協(xié)同工作來提高系統(tǒng)的工作質(zhì)量。

②以數(shù)據(jù)為中心。在無線傳感器網(wǎng)絡中，終端用戶不會具體關(guān)心單個節(jié)點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通常只關(guān)心某個區(qū)域內(nèi)某個監(jiān)測指標的數(shù)值。

③可靠性差。與Ad-hoc網(wǎng)絡相比，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點出現(xiàn)故障的可能性要大得多。傳感器節(jié)點是通過隨機撒播的方式部署在指定的惡劣環(huán)境或無人區(qū)域，在無人值守狀態(tài)下工作，網(wǎng)絡維護變得十分困難。

④傳感器節(jié)點的能力有限。傳感器節(jié)點具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力都是十分有限的。

⑤與應用相關(guān)。無線傳感器網(wǎng)絡是通過感知客觀世界來獲取外界的信息。由于不同的應用關(guān)心的信息不同，使得無線傳感器網(wǎng)絡只能針對每一個具體的應用來開展設(shè)計工作，不能像Internet那樣有統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺。由于應用的不同，無線傳感器網(wǎng)絡對網(wǎng)絡系統(tǒng)的要求也不同，硬件平臺、軟件系統(tǒng)和通信協(xié)議都會有很大的差異。

⑥動態(tài)變化快。無線傳感器網(wǎng)絡一般都在比較惡劣的環(huán)境下工作，不斷變化的外界環(huán)境，如突發(fā)事件、節(jié)點能量耗盡、無線通信鏈路斷續(xù)等，都會嚴重影響系統(tǒng)功能，這就要求傳感器節(jié)點調(diào)整自身的工作狀態(tài)及網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，以適應環(huán)境的變化。

3無線傳感器網(wǎng)絡的研究熱點

無線傳感器網(wǎng)絡作為當今信息領(lǐng)域新的研究熱點，綜合了傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、無線通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、分布式計算處理技術(shù)等多種技術(shù)的交叉學科，涉及的范圍十分廣泛，因而相關(guān)的研究內(nèi)容也十分豐富，目前世界各國均對其各方面開展了研究。

同時，無線傳感器網(wǎng)絡又有著工作環(huán)境較差、節(jié)點數(shù)目眾多、節(jié)點能量不易補充等特點，對它的研究又有著與一般網(wǎng)絡不同的要求。從體系結(jié)構(gòu)上分，可分為基礎(chǔ)層研究問題、網(wǎng)絡層研究問題、數(shù)據(jù)管理與處理層研究問題、應用開發(fā)環(huán)境層研究問題、應用層研究問題。從功能上分，可分為能量節(jié)省問題、傳感器節(jié)點的定位問題、網(wǎng)絡組織管理問題、網(wǎng)絡傳輸問題、軟硬件設(shè)計與制造問題、信號的協(xié)作處理問題、網(wǎng)絡安全性問題等。

更多資訊請關(guān)注傳感器頻道