第1章 无线传感器网络概述

物联网与无线传感器网络

第一章 无线传感器网络概述

物联网与无线传感器网络

第一章 无线传感器网络概述

无线传感器网络介绍 无线传感器网络的体系结构 无线传感器网络研究及发展现状

无线传感器网络所面临的挑战

物联网与无线传感器网络

第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——一般概念 随着计算机及相关技术的发展，使得将计算、通信、传 感等功能都集成在一个设备成为了可能，无线传感器网 络正是这些技术的紧密结合。 无线传感器网络是一种由传感器节点构成的网络，能够 实时地监测、感知和采集节点部署区的环境或观察者感 兴趣的感知对象的各种信息(如光强、温度、湿度、噪 声和有害气体浓度等物理现象),并对这些信息进行处 理后以无线的方式发送出去。 无线传感器网络使普通物体具有了感知能力和通信能力，

在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。

物联网与无线传感器网络

第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——典型场景

Internet

Sink节点

控制中心 传感区域 传感器节点

无线传感器网络由传感区域内大量的无线节点、Sink节点、 外部网络构成。如图中节点A感知到数据之后，通过节点B、

C、D、E多跳传送给Sink节点，再由Sink节点传送给外部网络(如Internet)。

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第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——作为无线自组网 自组织：在节点位置确定之后，节点需要自己寻找其邻 居节点，实现相邻节点之间的通信，通过多跳传输的方式 搭建整个网络，并且需要根据节点的加入和退出来重新组 织网络，使网络能够稳定正常的运行。 分布式：网络的感知能力由若干冗余节点共同完成，每 一个节点具有相同等的硬件资源和通信距离，没有哪一个 节点严格地控制网络的运行，节点消亡之后网络能够重组， 任意一个节点的加入或退出都不会影响网络的运行，抗击 毁能力强。 节点平等：除了Sink节点之外，无线传感器节点的分布 随机，以自己为中心只负责自己通信范围内的数据交换； 每个节点都是平等的，没有先后优先级之间的差别，具有 相同的通信能力，既可以产生数据也可以转发数据。 可靠性要求高：自组织网络采用的是无线信道，通信需 要通过多跳路由，因此数据的可靠性不高；而且信道容易 受到干扰、和窃听，保密性能差。

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第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——独特的特征 节点资源有限：如节点的电源能量、通信能力、 计算存储能力有限。而且难以维护，对节点运行 的程序包括使用的存储空间、算法时间开销有较 高的要求；

网络规模大

:大部分无线传感器网络的覆盖范 围很大并且部署密集，在单位面积内可能存在大 量的传感器节点； 时效性：无线传感器网络采集的信息需要在一 定时间内及时送达观察者或是数据处理中心，对 可能发生的事故和危险情况进行及时预告和提醒

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第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——独特的特征 节点的可感知，微型化和自组织能力是无线传感器网络 所具有的三个最基本的特点 无线传感器网络的特点决定了无线传感器网络非常适合

应用于恶劣的环境尤其是无人值守的场景 即使被监测区域中的部分节点损坏或休眠时，也不会造 成该区域的无线传感网络崩溃或影响数据的获得，网络仍 能为系统提供可靠的监测数据。

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第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——信息感知优势 分布节点中多角度和多方位信息的综合，有效地提高了 对被监测区域的观测的准确度和信息的全面性 传感器网络低成本、高冗余的设计原则为整个系统提供

了较强的容错能力。即使在极为恶劣的应用环境中，监控系统也可以正常工作 节点中多种传感器的混合应用有利于提高探测的性能指

标 多节点联合，可形成覆盖面积较大的实时探测区域。借 助于个别具有移动能力的节点对网络拓扑结构的调整能力， 可以有效地消除探测区域内的阴影和盲点

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第一章 无线传感器网络概述 无线传感器网络介绍——未来发展趋势 节点进一步微型化。利用芯片集成技术、微机电技术和 微无线通信技术，设计体积更小、生存周期更长，成本更 低的节点 寻求更好的系统节能策略。绝大部分无线传感器网络的 电源不可更换或不能短时间更换，因此功耗问题一直是制 约无线传感器网络发展的核心 进一步降低节点成本。由于传感器网络的节点数量非常 大，往往是成千上万个。要使传感器网络达到实用化，要 求每个节点的价格控制在较为低廉的价格，甚至是一次性 使用 进一步提高传感器网络安全性和抗干扰能力。如何利用 较少的能量和较小的计算量来完成数据加密、身份认证等 功能，在破坏或受干扰的情况下可靠地完成执行的任务

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