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无线传感器网络技术中的关键性问题
http://www.media.edu.cn 2008-08-19 作者:肖健 吕爱琴 陈吉忠 朱明华

摘要:由传感器、微处理器和无线通信接口组成的无线传感器网络是一门日益引起人们研究兴趣的技术。它广阔的应用前景更使得它在医疗卫生、环境监测和军事等领域得到了飞速发展。本文总结性的介绍了无线传感器网络研究中所涉及到的关键性问题,介绍了相应的一些主要解决方法,指出了其中的优点和不足,提出了一些看法和构想,结合当前国际、国内技术前沿对对无线传感器网络的未来进行了展望。

 

关键词:智能传感器;无线传感器网络;路由协议;自组网

 

中图分类:TP212.6  文献标识码:A 

 

一、引言

 

无线传感器网络是一种独立出现的计算机网络,它的基本组成单位是节点,这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源四个模块。传统的计算机网络技术中业已成熟的解决方案可以借鉴到无线传感器网络中来。但是基于无线传感器网络自身的用途和优点,开发专用的通信协议和路由算法已经成为了当前无线传感器网络领域内急待研究的课题。

 

二、无线传感器网络的特点

 

1  无线传感器网络包括了大面积的空间分布

 

比如在军事应用方面,可以将无线传感器网络部署在战场上跟踪敌人的军事行动,智能化的终端可以被大量地装在宣传品、子弹或炮弹壳中,在目标地点撒落下去,形成大面积的监视网络。

 

2  能源受限制

 

    网络中每个节点的电源是有限的,网络大多工作在无人区或者对人体有伤害的恶劣环境中,更换电源几乎是不可能的事,这势必要求网络功耗要小以延长网络的寿命,而且要尽最大可能的节省电源消耗。

 

3  网络自动配置,自动识别节点

 

这包括自动组网、对入网的终端进行身份验证、防止非法用户入侵。相对于那些布置在预先指定地点的传感器网络而言,无线传感器网络可以借鉴ad hoc方式来配置,当然前提是要有一套合适的通信协议保证网络在无人干预情况下自动运行。

 

4  网络的自动管理和高度协作性

 

    在无线传感器网络中,数据处理由节点自身完成,这样做的目的是减少无线链路中传送的数据量,只有与其他节点相关的信息才在链路中传送。以数据为中心的特性是无线传感器网络的又一个特点,由于节点不是预先计划的,而且节点位置也不是预先确定的,这样就有一些节点由于发生较多错误或者不能执行指定任务而被中止运行。为了在网络中监视目标对象,配置冗余节点是必要的,节点之间可以通信和协作,共享数据,这样可以保证获得被监视对象比较全面的数据。

 

    对用户来说,向所有位于观测区内的传感器发送一个数据请求,然后将采集的数据送到指定节点处理,可以用一个多播路由协议把消息送到相关节点,这需要一个唯一的地址表,对于用户而言,不需要知道每个传感器的具体身份号,所以可以用以数据为中心的组网方式。

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