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關于無線傳感器網絡的組成

閱讀:825        發布時間:2020-10-23

WSN(wireless sensor networks)是無線傳感器網絡,是由大量的具有感知能力的傳感器節點,通過自組織方式構成的無線網絡。傳感器監控不同位置的物理或環境狀況(比如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染物)。無線傳感器網絡的發展初起源于戰場監測等軍事應用。而現今無線傳感器網絡被應用于很多民用領域,如環境與生態監測、健康監護、家居自動化以及交通控制等。 

一個典型的無線傳感器網絡的系統架構包括分布式無線傳感器節點(群)、接收發送器匯聚節點、互聯網或通信衛星和任務管理節點等,如下圖所示。大量傳感器節點隨機部署在監測區域內部或附近,能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節點監測的數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸,在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理,經過多跳后路由到匯聚節點,后通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理,發布監測任務以及收集監測數據。 

無線傳感器網絡中主要包含兩類節點:

傳感器節點:具有感知和通信功能的節點,在傳感器網絡中負責監控目標區域并獲取數據,以及完成與其他傳感器節點的通信,能夠對數據進行簡單的處理。

Sink節點:又稱為基站節點,負責匯總由傳感器節點發送過來的數據,并作進一步數據融合以及其他操作,終把處理好的數據上傳至互聯網。

匯聚節點

匯聚節點的處理能力、存儲能力和通信能力相對較強,它是連接傳感器網絡與 Intemet 等外部網絡的網關,實現兩種協議間的轉換,同時向傳感器節點發布來自管理節點的監測任務,并把WSN收集到的數據轉發到外部網絡上。匯聚節點既可以是一個具有增強功能的傳感器節點,有足夠的能量供給和更多的、 Flash 和 SRAM 中的所有信息傳輸到計算機中,通過匯編軟件,可很方便地把獲取的信息轉換成匯編文件格式,從而分析出傳感節點所存儲的程序代碼、路由協議及密鑰等機密信息,同時還可以修改程代碼,并加載到傳感節點中。

管理節點

管理節點用于動態地管理整個無線傳感器網絡:傳感器網絡的所有者通過管理節點訪問無線傳感器網絡的資源。

無線傳感器網絡的拓撲結構

三種常見拓撲結構

星型拓撲:具有組網簡單、成本低;但網絡覆蓋范圍小,一旦sink節點發生故障,所有與sink節點連接的傳感器節點與網絡中心的通信都將中斷。星形拓撲結構組網時,電池的使用壽命較長。

網狀拓撲:具有組網可靠性高、覆蓋范圍大的優點,但電池使用壽命短、管理復雜。

樹狀拓撲:具有星形和網狀拓撲的一些特點,既保證了網絡覆蓋范圍大,同時又不至于電池使用壽命過短,更加靈活、高效。

無線傳感器網絡的特點

1. 自組織性 2. 以數據為中心 3. 應用相關性 4. 動態性 5. 網絡規模大 6. 可靠性

無線傳感器網絡(WSN)被認為是影響人類未來生活的重要技術之一,這一新興技術為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。由于WSN本身的特點,使得它與現有的傳統網絡技術之間存在較大的區別,給人們提出了很多新的挑戰。

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