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无线传感器的结构与特点分析

导读: 随着社会和现代技术发展,物联网超然而至,得到了很多国家和人民的关注。物联网是基于现有的互联网发展起来的,它除了融合网络、RFID技术、信息技术之外,还引入了无线传感器技术

随着社会和现代技术发展,物联网超然而至,得到了很多国家和人民的关注。物联网是基于现有的互联网发展起来的,它除了融合网络、RFID技术、信息技术之外,还引入了无线传感器技术,使得M2M型物联网有了更深的发展,而且无线传感器技术结合了嵌入式系统技术、传感器技术、现代网络以及无线通信技术,所以它本身也是一个热点的研究领域。

今天我们就来了解下无线传感器网络。

无线传感器网络(WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织的网络。

无线传感器网络结构

无线传感器网络系统通常包括传感器节点(Sensor node)、汇聚节点(Sink node)和管理节点。

大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近,能够通过自组织方式构成网络。传感器节点检测的数据沿着其他传感器节点逐条地进行传输,在传输过程中检测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到汇聚节点,最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,发布监测数据。

传感器网络

处理能力、存储能力和通信能力较弱,通过小容量电池供电。从网络功能上看,每个传感器节点除了进行本地信息收集和数据处理外,还要对其他节点转发来的数据进行存储、管理和融合,并与其他节点协作完成一些特定任务。

汇聚节点

汇聚节点的处理能力、存储能力和通信能力相对较强,它是连接传感器网络与Internet外部网络的网关,实现两种协议间的转换,同时向传感器节点发布来自管理节点的监测任务,并把WSN收集到的数据转发到外部网络上。

管理节点

管理节点用于动态地管理整个无线传感器网络。传感器网络的所有者通过管理节点访问无线传感器网络的资源。

无线传感器网络主要特点

大规模

为了获取精确信息,在监测区域通常部署大量传感器节点,可能达到成千上万,甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义:一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内,如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测,需要部署大量的传感器节点;另一方面,传感器节点部署很密集,在面积较小的空间内,密集部署了大量的传感器节点。

传感器网络的大规模性具有如下优点:通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度,降低对单个节点传感器的精度要求;大量冗余节点的存在,使得系统具有很强的容错性能;大量节点能够增大覆盖的监测区域,减少洞穴或者盲区。

自组织

在传感器网络应用中,通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方,传感器节点的位置不能预先精确设定,节点之间的相互邻居关系预先也不知道,如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中,或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力,能够自动进行配置和管理,通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。

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