什么是无线传感器网络

本教程 *** 作环境：windows10系统、Dell G3电脑。

什么是无线传感器网络无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, 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网络。

基本信息

无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。

构成传感器节点的单元分别为：数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。

其中数据采集单元通常都是采集监测区域内的信息并加以转换，比如光强度跟大气压力与湿度等；数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主；数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等；能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积，会选择微型电池的构成形式。

无线传感器网络当中的节点分为两种，一个是汇聚节点，一个是传感器节点。

汇聚节点主要指的是网关能够在传感器节点当中将错误的报告数据剔除，并与相关的报告相结合将数据加以融合，对发生的事件进行判断。

汇聚节点与用户节点连接可借助广域网络或者卫星直接通信，并对收集到的数据进行处理。

相较于传统式的网络和其他传感器相比，无线传感器网络有以下特点：

（1）组建方式自由。无线网络传感器的组建不受任何外界条件的限制，组建者无论在何时何地，都可以快速地组建起一个功能完善的无线网络传感器网络，组建成功之后的维护管理工作也完全在网络内部进行。

（2）网络拓扑结构的不确定性。从网络层次的方向来看，无线传感器的网络拓扑结构是变化不定的，例如构成网络拓扑结构的传感器节点可以随时增加或者减少，网络拓扑结构图可以随时被分开或者合并。

（3）控制方式不集中。虽然无线传感器网络把基站和传感器的节点集中控制了起来，但是各个传感器节点之间的控制方式还是分散式的，路由和主机的功能由网络的终端实现各个主机独立运行，互不干涉，因此无线传感器网络的强度很高，很难被破坏。

（4）安全性不高。无线传感器网络采用无线方式传递信息，因此传感器节点在传递信息的过程中很容易被外界入侵，从而导致信息的泄露和无线传感器网络的损坏，大部分无线传感器网络的节点都是暴露在外的，这大大降低了无线传感器网络的安全性。

组成结构：

无线传感器网络主要由三大部分组成，包括节点、传感网络和用户这3部分。其中，节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围，整个范围按照一定要求能够满足监测的范围；传感网络是最主要的部分，它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集，然后对这些节点信息进行一定的分析计算，将分析后的结果汇总到一个基站，最后通过卫星通信传输到指定的用户端，从而实现无线传感的要求。

与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以下特点：

（1）能量优先

由于节点的能量有限，因此需要考虑节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。

（2）基于局部拓扑信息

节点只能获取局部拓扑信息且资源有限，需要实现简单高效的路由机制。

（3）以数据为中心

传感器网络通常包含多个传感器节点到少数汇聚节点的数据流，按照对感知数据的需求、数据通信模式和流向等，以数据为中心形成信息的转发路径。

（4）应用相关

传感器网络的应用环境千差万别，需要针对每一个具体应用的需求，设计与之适应的特定路由机制。

根据无线传感器网络路由的特点，现阶段WSN路由协议设计要遵从如下原则：

（1）能量利用率优先考虑

无线传感器网络路由协议以节能为目标，采用各种方式减少通信消耗，延长WSN的生存时间。

（2）数据为中心

以数据为中心的路由协议要求采用基于属性的命名机制，某个节点的故障并不会影响整个协议的运行，提高了网络的强健性。

（3）不影响传感器节点探测精度条件下的数据聚合

通过数据聚合，将多个节点的数据综合成有意义的信息，提高了感知信息的准确性，同时增强了系统的强健性。

（4）实现节点定位和目标追踪

通过节点定位，达到路由决策的目的，同时降低整个系统的能量消耗，提高系统的生存时间。

全书共分为三篇。第1篇是无线传感器网络的通信协议，包括网络拓扑控制、路由协议、介质访问协议和短距离低功耗无线通信标准；第2篇是无线传感器网络的支撑技术，包括定位机制、时间同步、网络安全、数据管理和数据融合；第3篇是无线传感器网络的应用技术，包括传感器节点的硬件平台、编程语言nesC、 *** 作系统TinyOS、跟踪系统和环境监测系统。全书基本上反映了近几年来无线传感器网络相关方面的最新研究成果，并提供了详尽的参考文献。

本书内容丰富，覆盖面广，叙述深入浅出，既可以作为网络通信、传感器技术等专业的研究生教材，也可以供广大对传感器网络技术感兴趣的工程技术人员参考。