从头到尾解读无线传感器网络

传至PC； 另一方面， 以无线传输方式下达PC对传感器节点的操作指令。

无线传感器网络通信协议

目前无线个域网标准化组织IEEE 802.15 工作组已完成了以下标准的制定：

1. 中速无线个域网标准IEEE 802.15.1——蓝牙；
2. 高速无线个域网标准IEEE 802.15.3——超宽带(UWB)；
3. 低速无线个域网标准IEEE 802.15.4。 低速无线个域网主要为电源能力受限的、 吞吐量要求较低的无线应用提供简单的低成本网络连接， 主要目标是以简单灵活的协议构建一种安装布置合理、 数据传输可靠、 设备成本极低、 能量消耗较小的短距离无线通信网络。

低速无线个域网符合无线传感器网络关于低能耗、 低成本、 通用性、 网络拓扑、 安全、实时性、 以数据为中心等要求， 因此目前研究、 应用的无线传感器网络的物理层及MAC层协议多采用IEEE 802.15.4 标准。

基于IEEE 802.15.4 标准的网络层协议主要有2001年9月成立的ZigBee联盟提出的ZigBee协议栈及适用于无线传感器网络节点的嵌入式微型IPv6协议栈。 其中， ZigBee协议以其低成本、 不同厂商生产的产品可兼容等特点得到广泛的研究与应用。

无线传感器网络与Internet的互联

同构网络引入一个或几个无线传感器网络传感器节点作为独立的网关节点并以此为接口接入互联网， 即把与互联网标准IP协议的接口置于无线传感器网络外部的网关节点。 这样做比较符合无线传感器网络的数据流模式， 易于管理， 无需对无线传感器网络本身进行大的调整； 缺点是会使得网关附近的节点能量消耗过快并可能会造成一定程度的信息冗余。

异构网络的特点是： 部分能量高的节点被赋予IP地址，作为与互联网标准IP协议的接口。 这些高能力节点可以完成复杂的任务， 承担更多的负荷， 难点在于无法对节点的所谓"高能力"有一个明确的定义。 同时， 如何使得IP节点之间通过其它普通节点进行通信也是一个技术难题。

WSN无线传感器网络的特点及优势

WSN并不非常简单的理解为利用无线通信方式多个传感器节点进行组网，它具有本身的特性及优势。

1、网络规模大（节点数量多）

例如：对森林、草原进行防火监控、野生动物活动情况监测、坏境监测往往要布置大量的无线传感器节点，布设范围也远远超过一般的局域网范围。

布置大量的无线传感器节点的优点：

(1)提高整体监测的精确度

(2)降低对单个节点的精确要求

(3)大量冗余节点的存在使得系统有较强的容错性。

2、 自组织网络

与局部网的布设不同，无线传感器节点额位置布设前不能事先确定(飞机撒布、人员随机布设)，节点之间的互相邻居关系也不能事先确定。

要求无线传感器节点具有自组织能力，能够自动进行配置管理。实现的方法是通过拓扑控制机制和网络路由协议自动形成能够转发数据的多跳无线网络系统。

3、动态性网络

无线传感器网络的拓扑结构经常改变。原因：

(1)被动改变：传感器节点电能耗尽；环境变化造成通信故障；传感器节点本身出现故障。

(2)主动改变：增加新节点；根据路由算法的优化做出的改变。

4、可靠性强

(1)传感器节点本身硬件结构可靠

布设时：可能通过飞机撒布，人员随机撒布

工作时：风吹、日晒、雨林、严寒、酷暑。

维护性 ：维护十分困难(几乎不可能)。

(2)网络结构可靠

自组织网、动态性保证基本的信息传输正常。

(3)软件可靠

(4)信息保密性强

5、以数据为中心

在互联网中终端、主机、路由器、服务器等设备都有自己的IP地址。想访问互联网中资源，必须先知道存放资源的服务器的IP地址。所以互联网是一个以地址为中心的网络。而无线传感器网络是任务型网络。

在WSN中，节点虽然也有编号。但是编号是否在整个WSN中统一取决于具体需要。另外节点编号与节点位置之间也没有必然联系。用户使用WSN查询事件时，将关心的事件报告给整个网络而不是某个节点。许多时候只关心结果数据如何，而不关心是哪个节点发出的数据。

WSN采用微型传感器节点采集信息，各节点间具有自组织和协同工作的能力，网络内部采用无线多跳通信方式，与传统的SN相比具有以下优势：

1、精确高：实现单一的传感器无法实现的密集空间采样及近距离监测。

2、灵活性强：一经部署无需人为干预。

3、可靠性高：可以避免单点失效问题。

4、性价比高：降低有线传输成本，随着技术的发展，传感器成本低。

WSN应用领域

由于WSN的特殊性，其应用领域与普通网络有着显著地区别，主要包括以下